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《南京邮电大学》 2017年
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多涡旋光的传输建模与特性分析

陈亚群  
【摘要】:涡旋光束(Vortex Beams)是指光束具有螺旋型的波前,并且光束的中心处的光强分布为零,这一特性也被称为相位奇点。涡旋光束具有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,简记为OAM),利用轨道角动量可以对信息进行编码,基于这一特性可将其应用于自由空间的光学通信系统。轨道角动量的复用是一种特殊的空分复用。由于具有不同拓扑电荷数的OAM模式在空间中具有正交性,且理论上其拓扑荷可取无穷个,在通信系统中利用OAM光束作为信息载体的研究逐步引起广泛关注。目前国内外学者对于涡旋光束的研究逐渐深入,近年来,涡旋光束已经在诸多领域发挥着相当重要的作用,例如微粒子的囚禁、捕捉与旋转,生物医学以及自由空间中的光学传输系统。本文围绕着涡旋光束的传输特性进行了建模以及仿真研究,主要内容包括如下几个方面。(1)简述了涡旋光束的概念,重点介绍了国内外对于涡旋光束的研究历史,以及研究现状,对于涡旋光束的应用以及存在潜在价值的领域前景作了展望。(2)介绍了研究涡旋光束的理论方法,通过对比研究了整数阶以及分数阶单涡旋光束的传输特性,并分别模拟出其光强分布。通过仿真显示整数阶涡旋光束在传输过程中能够保持稳定性。(3)在单涡旋光束的基础上,对多涡旋光束进行建模仿真,推导出多涡旋光束的光强分布以及传输演变特性。(4)重点研究两束单涡旋光束共轴叠加形成双涡旋光束,通过研究双涡旋光束在传输一段距离后的光强分布,利用理论推导出双涡旋光束的光强分布随传输距离的关系,通过MATLAB模拟仿真来研究不同拓扑荷值的双涡旋光束的光斑特性。固定外环拓扑荷数,不断增大内环拓扑荷数,研究双涡旋光束中两束涡旋光束的光强分布图的变化。经研究发现,随着传输距离的增大,整数阶双涡旋光束的光强分布依然能够维持圆对称分布,相位奇点能够完整保留,仅仅存在着光斑的扩束现象,且叠加后的两束涡旋光束在传输过程中仍然保持着相互独立传输。
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.1

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王斌虎;TN型液晶空间光调制器特性测量以及在条纹投影中的应用[D];内蒙古工业大学;2018年
【参考文献】
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1 刘绩林;黄惠玲;陈子阳;蒲继雄;林志立;;涡旋光束经过散射介质产生散斑的理论和实验研究[J];光电子·激光;2015年08期
2 黄素娟;谷婷婷;缪庄;贺超;王廷云;;多环涡旋光束的实验研究[J];物理学报;2014年24期
3 贺超;黄素娟;;一种新型的共轴叠加复合涡旋光束[J];光电子.激光;2013年12期
4 吕芳捷;金伟华;李新忠;李慧娟;台玉萍;聂兆刚;张利平;;面内微位移测量的散斑相位涡旋相关方法研究[J];光电子.激光;2013年11期
5 薄斌;门克内木乐;赵建林;程明;杜娟;宁安琪;;用反射式纯相位液晶空间光调制器产生涡旋光束[J];光电子.激光;2012年01期
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1 高路;郑海祥;马青玉;;声涡旋的线性相位分布研究[A];2014年中国声学学会全国声学学术会议论文集[C];2014年
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【共引文献】
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1 张滔;刘义东;王建东;刘普生;;涡旋光束在大气湍流中传播特性的研究[J];光通信技术;2015年11期
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1 石欣雨;拉盖尔—高斯光束叠加态的特性研究[D];西安理工大学;2018年
2 陈亚群;多涡旋光的传输建模与特性分析[D];南京邮电大学;2017年
3 牛化恒;涡旋光束的产生与传输特性分析[D];西安电子科技大学;2017年
4 曾大俊;微纳介质块超表面的聚焦效应仿真分析[D];重庆大学;2016年
【同被引文献】
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1 陈亚群;多涡旋光的传输建模与特性分析[D];南京邮电大学;2017年
2 马向宁;使用液晶空间光调制器实现激光束整形[D];大连理工大学;2013年
3 张晶晶;纯相位液晶空间光调制器设计及应用研究[D];大连海事大学;2012年
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【二级参考文献】
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1 孙海滨;孙平;;涡旋光用于物体面内位移变形测量的模拟[J];光电子·激光;2014年11期
2 吕芳捷;金伟华;李新忠;李慧娟;台玉萍;聂兆刚;张利平;;面内微位移测量的散斑相位涡旋相关方法研究[J];光电子.激光;2013年11期
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4 丁攀峰;蒲继雄;;离轴拉盖尔-高斯涡旋光束传输中的光斑演变[J];物理学报;2012年06期
5 薄斌;门克内木乐;赵建林;程明;杜娟;宁安琪;;用反射式纯相位液晶空间光调制器产生涡旋光束[J];光电子.激光;2012年01期
6 丁攀峰;蒲继雄;;拉盖尔高斯涡旋光束的传输[J];物理学报;2011年09期
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9 王兴海;孙平;高秀梅;赵瑞冬;范香菊;;基于大剪切方棱镜的三维电子散斑干涉技术[J];光电子.激光;2011年02期
10 李海莲;杨德兴;任小元;赵建林;;体全息产生光学涡旋的实验研究[J];光学学报;2010年02期
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10 戴晓玲;;涡旋造型在平面设计中的应用[J];装饰;2007年01期
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2 王亚东;甘雪涛;俱沛;赵建林;;非传统涡旋光束的实验产生及其传输特性研究[A];2013年(第五届)西部光子学学术会议论文集[C];2013年
3 宁宪宁;;无油涡旋真空泵技术与应用简介[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
4 国承山;韩玉晶;薛冬梅;张燕;;二元多阶螺旋相位板的涡旋谱分析[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
5 高路;郑海祥;马青玉;;声涡旋的线性相位分布研究[A];2014年中国声学学会全国声学学术会议论文集[C];2014年
6 郑海祥;高路;马青玉;;相位编码声涡旋声压分布特性研究[A];2014’中国西部声学学术交流会论文集[C];2014年
7 刘京京;梁彬;程建春;;一种高透射率的二维涡旋声束发射器[A];2018年全国声学大会论文集A.物理声学(含声超构材料)[C];2018年
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9 丁攀峰;蒲继雄;;涡旋光束传输中的光斑展宽研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
10 陈江欣;宋海斌;拜阳;Luis Pinheiro;黄兴辉;刘伯然;;地中海涡旋的垂向结构与物理性质[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度(第13届)学术论文汇编——油气资源研究室[C];2014年
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