自由空間光通信是空天地一體化信息傳輸?shù)闹匾M成部分,并且有望解決光纖“最后一公里”的問題,因此對信息產(chǎn)業(yè)化也具有極大的推動作用。此外,因其架設便捷,作為特殊條件下的輔助通信,可以為軍事提供高保密的通信鏈路。渦旋光束攜帶軌道角動量具有極大提升信道容量的潛力,所以在自由光通信領域備受關注。渦旋光束一般通過對激光相位調制之后得到,具有一定的空間分布,所以更容易受到大氣湍流等不均勻介質的影響,導致光學拓撲荷在通信系統(tǒng)接收端隨機起伏,使得信息傳遞失真,因此加載渦旋的背景光場選擇顯得極為重要。自聚焦Airy光束具有無衍射、自愈以及在目標距離處突然聚焦等優(yōu)勢,用自聚焦Airy光束作為加載光學渦旋的背景光場有助于減弱湍流對光學渦旋傳播的干擾。本論文從自聚焦Airy渦旋光束的傳播動力學特征出發(fā),利用光場調控技術對自聚焦Airy渦旋光場的相位、振幅、偏振態(tài)等參量進行調控以期減弱光學軌道角動量在自由空間傳輸時的模態(tài)串音和拓撲荷分裂,優(yōu)化通信系統(tǒng)性能。本論文主要研究內容和結論如下:1、研究了自聚焦Airy光場中光學渦旋的傳播動力學特征�；诮亲V理論和波束分步傳輸法,數(shù)值分析了自聚焦Airy光束的波形參數(shù)和渦旋...

【文章頁數(shù)】：187 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
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第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 Airy光場特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 Airy光場調控技術研究現(xiàn)狀
        1.2.3 自聚焦和自加速Airy相關光場自由空間傳輸特性研究現(xiàn)狀
    1.3 論文結構及創(chuàng)新點
        1.3.1 論文內容安排
        1.3.2 論文主要創(chuàng)新點
第二章 大氣湍流中的自聚焦Airy光束傳播理論Eq uationChapter2Section1
    2.1 引言
    2.2 自聚焦Airy光束大氣湍流傳輸解析理論
        2.2.1 自聚焦Airy光場傍軸近似公式
        2.2.2 大氣湍流統(tǒng)計理論
        2.2.3 Rytov微擾近似下自聚焦Airy光場分布
    2.3 自聚焦Airy光束大氣湍流傳輸數(shù)值模擬理論
        2.3.1 角譜理論和波束分步傳播法
        2.3.2 拋物型方程
        2.3.3 自聚焦Airy光束多層湍流相位屏傳輸模型
    2.4 軌道角動量湍流效應
        2.4.1 軌道角動量模態(tài)串音
        2.4.2 軌道角動量拓撲荷分裂
    2.5 小結
第三章 自聚焦Airy光學渦旋傳播動力學EquationChapter(Next)Sectio n
    3.1 引言
    3.2 單個渦旋傳輸
        3.2.1 在軸傳輸
        3.2.2 離軸傳輸
    3.3 渦旋對的傳輸
        3.3.1 同號渦旋對
        3.3.2 異號渦旋對
    3.4 光場強度梯度對光學渦旋傳輸特性的影響
        3.4.1 強度梯度的提出
        3.4.2 強度梯度對光場傳輸軌跡的調控
        3.4.3 強度梯度對湍流大氣中渦旋拓撲荷分裂的影響
    3.5 小結
第四章 非傳統(tǒng)自聚焦Airy渦旋光場在自由空間中的傳播
    4.1 引言
    4.2 各向異性螺旋相位的構建
        4.2.1 各向異性螺旋相位
        4.2.2 冪指數(shù)型螺旋相位
    4.3 冪指數(shù)型圓Airy渦旋光場軌道角動量模態(tài)探測概率密度
        4.3.1 冪指數(shù)型圓Airy渦旋光束傳播特征
        4.3.2 冪指數(shù)對圓Airy渦旋光場聚焦特性的影響
        4.3.3 光強起伏探測概率密度函數(shù)
    4.4 軌道角動量傳輸性能優(yōu)化
        4.4.1 信號和串音軌道角動量模態(tài)分離
        4.4.2 冪指數(shù)對探測區(qū)域的調控
    4.5 小結
第五章 Airy陣列合成自聚焦渦旋光束在大氣湍流中的傳播EquationChapter(Next)Section
    5.1 引言
    5.2 Airy陣列渦旋光束的構建及其調控
        5.2.1 合成自聚焦渦旋光束的構建
        5.2.2 合成自聚焦渦旋光束和圓Airy渦旋光束的對比
    5.3 Airy陣列光束湍流相位屏傳輸模型驗證
    5.4 局部緊聚焦特性對軌道角動量傳輸性能的優(yōu)化
        5.4.1 陣列單元調控
        5.4.2 合成自聚焦光場局部緊聚焦特性
        5.4.3 局部緊聚焦特性對軌道角動量模態(tài)串音和拓撲荷分裂的優(yōu)化
    5.5 小結
第六章 矢量自聚焦Airy渦旋光場傳輸特性研究EquationChapter6Section1
    6.1 引言
    6.2 矢量自聚焦Airy光場的構建
        6.2.1 Poincaré球與Stokes參量
        6.2.2 旋向變化自聚焦Airy矢量渦旋光場
        6.2.3 徑向變化自聚焦Airy矢量渦旋光場
        6.2.4 高階Poincaré球上的矢量自聚焦Airy渦旋光場
    6.3 矢量自聚焦Airy渦旋光場在大氣湍流中的傳播
        6.3.1 偏振態(tài)旋向變化自聚焦Airy渦旋光場在大氣湍流中的傳播
        6.3.2 偏振態(tài)徑向變化自聚焦Airy渦旋光場在大氣湍流中的傳播
        6.3.3 高階Poincaré球上的矢量自聚焦Airy渦旋光場在大氣湍流中的傳播
    6.4 小結
第七章 總結與展望
    7.1 主要結論
    7.2 研究展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3861552