导　　师： 范滇元

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 深圳大学

摘　　要： 涡旋光场是具有螺旋相位波前的一种特殊结构光场。由于螺旋相位的存在,在涡旋光场的中心会产生相位奇点,在相位奇点处光束的相位和场强都为0。同时,光束的螺旋相位也会使光束绕着中心轴线旋转从而产生动量,光束的光子因此也具有了轨道角动量(OAM)。由于这些独特的物理性质,涡旋光场在光学微操控、光学测量、量子态操控、光通信等方面都有重要的研究价值。尤其在光通信方面,因为OAM可以提供一个新的信息调制维度,因此涡旋光场在提升通信容量和频谱效率方面具有巨大的潜能。涡旋光场的高速调控与检测,是涡旋光场应用中的关键技术。比如,在光通信中,信息数据被编码为不同的OAM态,通过涡旋光场的高速调控和检测,可以实现高速的OAM通信,提升通信容量。但对于现有的涡旋光场产生和检测方法,由于其产生设备或方法的原因,涡旋光场的调控速率较低且检测效率低下,限制了涡旋光场在相关应用中的发展。针对涡旋光场调控和检测速率低的问题,本文提出了新型的涡旋光场调控和检测方法,可以实现高速率、高效率的涡旋光场调控和检测,填补了当前研究领域的空白,主要工作和成果如下:1.提出一种基于光束合成的涡旋光场生成及高速调控方法,根据光束合成原理,利用电光相位调制器调节各子光束的相位,从而实现涡旋光场的高速调控,大幅提升了涡旋光场的调控速率。2.提出一种基于直接检测的涡旋光场高速检测方法,根据涡旋光场的光强分布特性,通过能量比值的方法实现涡旋光场的检测。该检测方法不需对涡旋光场进行转换,装置简单且检测效率较高。3.结合涡旋光场的高速调控和检测,建立了2个OAM态的OAM键控通信系统,实现了高速的OAM键控通信,与现有OAM键控通信技术相比,大幅提升了OAM键控速率。

关 键 词： 涡旋光场 高速调控 高速检测 轨道角动量 通信

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