部分相干光束轨道角动量的调控
毕业论文关键词 部分相干光束 轨道角动量 扭曲相位 象散光学系统
Title Partially coherent beam orbital angular momentum of Regulation
Abstract It is well known that a light beam carrying vortex phase has orbital angular momentum (OAM) determined by its topological charge， and a vortex beam has important applications in optical tweezers，optical spanner，optical trapping, atom optics，free-space optical communications，and optical imaging. Besides the vortex phase，a general partially coherent beam can also carry a twist phase. In this paper，research on partially coherent light orbital angular momentum. We derive the general expression for the orbital angular momentum (OAM) flux of an astigmatic partially coherent beam carrying twist phase [i.e. ， twisted anisotropic Gaussian-Schell model(TAGSM)beam] propagating through an astigmatic ABCD optical system with loss or gain. The evolution properties of the OAM flux of a TAGSM beam in a Gaussian cavity or propagating through a cylindrical thin lens are illustrated numerically with the help of the derived formula. It is found that we can modulate the OAM of a partially coherent beam by varying the parameters of the cavity or the orientation angle of the cylindrical thin lens.
Keywords Partially coherent beam Orbital angular momentum Twisted phase Astigmatism optical system
目次
1.引言1
1.1部分相干光束的发展1
1.2部分相干扭曲光束2
1.3光子轨道角动量3
2.0理论基础4
2.1部分相干光理论4
2.2张量ABCD定律7
2.3基尔霍夫衍射积分理论10
2.4轨道角动量理论10
3.0部分相干光束的轨道角动量在象散光学系统中的演化特性13
结论21
致谢22
参考文献23
1 引言 光是一种十分重要的自然现象。客观世界中我们所看到的丰富多彩的景象，都是因为我们眼睛可以接受到各种各样的光的信息并在我们的大脑呈现出来。因此光除了照亮我们的世界外还是搭载信息并使之传输的良好载体。在数千年前人类就开始对光现象进行探索和研究，并且随着对于光学研究的不断深入，我们不光发现了光的波动性还发现了光的粒子性，并且在 1916年爱因斯坦还预言说粒子可以吸收光子的能量并发生受激辐射。在粒子束反转的情况下，如果能使粒子受激辐射产生的光子继续去激发其他的粒子，这样使光子雪崩似地放大，从而输出单色性极强的辐射，这就是激光。 在1960年7月梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器[1]后，激光开始进入人类的视野并且得到了飞速的发展。以前我们都是用电波来传输信息，但其速度慢、易干扰、无法长距离传输使得人们开始寻找新的可以传输信息的载体，那就是爱因斯坦预言的激光。激光的方向性很好能量也很高，所以可以在光纤中利用全反射原理进行长距离的传输。并且我们可以通过调制激光的相位振幅频率等把信息加载在激光上，提高了保密度，因为只有通过解调才可以获得其信息。现在一直是通过波分复用和频分复用等技术来提高传输速度，但是近些年发现光子可以携带一个新的形式的角动量——轨道角动量。