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《太原科技大学》 2017年
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位相奇点在光束传输中动态演化的研究

高鹏慧  
【摘要】:在光波场中奇点光学已经发展成为现代光学领域一个非常重要的光学分支,并在光通信、光电子学、遥感和原子俘获以及量子信息处理等多方面显示出非常诱人的应用前景。本文分别研究了螺旋位错光束、圆刃型位错光束、圆刃型-螺旋型混合位错光束在自由空间、大气湍流传输中的动态演化规律。主要工作包括以下三部分:基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出部分相干螺旋位错光束在自由空间和大气湍流传输中的交叉谱密度函数解析表达式,并用以研究了高阶相干涡旋和高阶光涡旋的动态演化和传输轨迹。通过分析拓扑荷取值的不同,对高阶相干涡旋和光涡旋的空间演化特性进行了研究,研究表明:光场的部分相干性和大气湍流的扰动都会诱导高阶相干涡旋发生分裂,此外,高阶光涡旋在自由空间传输中,高阶光涡旋不会发生分裂,随传输距离的增加,光涡旋的位置坐标没有发生变化。推导出了圆刃型位错光束在自由空间和大气湍流传输中的交叉谱密度函数解析表达式,研究了大气湍流强度对圆刃型位错空间演化的影响。研究指出n个圆刃型位错在自由空间传输中,一直保持n个圆刃型位错。在大气湍流传输中,n个圆刃型位错演化成n对拓扑荷相反的光涡旋,每对光涡旋的位置坐标关于y=x轴对称,随着传输距离的增加,每对光涡旋之间的距离先增大,后减小,直至每对光涡旋湮灭。另外,大气湍流强度越大,每对光涡旋湮灭的越早。推导出了圆刃型-螺旋型混合位错光束在自由空间和大气湍流传输中的交叉谱密度函数解析表达式,研究了圆刃型-螺旋型混合位错在空间中的动态演化,并和螺旋位错、圆刃型位错在空间中的演化情况进行了比较。研究发现:圆刃型-螺旋型混合位错在自由空间传输中,随着传输距离的增加,光涡旋和圆刃型位错一直存在。在大气湍流传输中,随着传输距离的增加,拓扑荷为+m光涡旋错演化为m个拓扑荷为+1的光涡旋,每个圆刃型位错会演化为1对光涡旋,其拓扑荷相反。当传输距离足够远,圆刃型位错演化为的1对光涡旋发生湮灭。此外,圆刃型-螺旋型混合位错中的圆刃型位错和光涡旋在空间中的演化特性和其独自在空间中的演化特性相似。
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O43

【参考文献】
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1 高鹏慧;位相奇点在光束传输中动态演化的研究[D];太原科技大学;2017年
【二级参考文献】
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