基于渦旋相位調(diào)制的軌道角動量光束傳播特性.pdf

1、渦旋光束，即攜帶軌道角動量(Orbital Angular Momentum，OAM)光束，因其特殊的相位結(jié)構(gòu)在經(jīng)典與量子領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，是近年來的研究熱點(diǎn)。OAM作為光子的一個(gè)自由度，因其特殊的力學(xué)效應(yīng)可構(gòu)建無限維希爾伯特空間，因此在相干光通信、高維度量子信息和精密測量等領(lǐng)域具有巨大潛力，其特殊的相位結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度分布，在與物質(zhì)的相互作用如成像、光鑷和相位調(diào)控等方面取得重要進(jìn)展和應(yīng)用。在高維OAM非線性調(diào)控的研究中，由于OAM模式不匹配

2、造成相互作用區(qū)光斑交疊不充分，以及高維OAM光斑較大引起功率密度下降，從而導(dǎo)致非線性作用效率降低等問題。本文從OAM光束本質(zhì)出發(fā)，從線性和非線性兩個(gè)方面研究OAM光束傳播特性，針對大拓?fù)浜蒓AM光束演化問題，提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證利用4f成像法，將高斯型光強(qiáng)分布波源處成像至非線性晶體上，能夠有效解決因大拓?fù)浜蒓AM光束演化造成的非線性效率過低問題。
　　首先，從OAM光束定義和概念出發(fā)，在分析OAM光束產(chǎn)生方法的同時(shí)，利用群速度理論和結(jié)構(gòu)

3、光場波矢理論分別研究OAM光束傳播速度，并利用自相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　其次，根據(jù)衍射積分理論分析OAM光束產(chǎn)生和傳播演化。利用渦旋相位調(diào)制產(chǎn)生的軌道角動量光場演化模型，理論和實(shí)驗(yàn)研究了實(shí)際渦旋光場在產(chǎn)生、傳輸過程中的演化行為，發(fā)現(xiàn)不同拓?fù)浜蓽u旋光場在產(chǎn)生起始點(diǎn)均為高斯型分布，在傳播距離小于0.01m以內(nèi)，高維渦旋光場中心暗斑尺寸在百微米以下，因此以產(chǎn)生處為非線性作用區(qū)能夠解決大拓?fù)浜绍壍澜莿恿糠蔷€性相互作用效率低下等問題，為