部分相干光束轨道角动量的调控(2)
通过利用调控轨道角动量这个新的自由度，可以把信息加载在单个光子上，从而极大的提高了传输速度。现在对于轨道角动量的调控已经进入人类的视野并且得到了飞速的发展。 迄今已渗透到几乎所有的自然科学领域，对物理学、化学、生物学、医学、工艺学、园艺学、以及检测技术、通信技术、军事技术等都产生了深刻的影响。 1.1 部分相干光发展 以前，我们都是把激光当完全相干光来处理。其他不满足相干条件的光都当作非相干光。然而事实上，自然界存在的光源都是部分相干的，因为实际原子不可能发出完全一样的光，只有同一个原子才能发出同样的光。所以光都是有一定谱线宽度的通过介质之后就会产生色散使时间相干性降低，光源也不可能是点光源都是有一定宽度的，这样又使空间相干性降低，并且在实际工作中，激光光束也不可能是完全相干光，一般都为部分相干光。所以用部分相干光传输理论来研究激光传输变换特性具有重要实际意义[2]。而且近些年发现，如果需要方向性很好的光时，高相干性的激光反而会因为干涉而产生明暗相间的条纹使光强分布不均匀。这就需要我们尽量减少空间相干性，而部分相干光恰能满足实际工作中的许多需求。并且在实际工作中，激光光束严格来讲也是部分相干光，所以部分相干光的研究对我们是十分重要的。 对于部分相干光，我们已经研究了很长时间。
1865 年，Verdet 从点光源改为扩展光源来研究其相干区域尺寸；1890 年、1891年、1892 年，Michelson 建立了干涉条纹的可见度与扩展光源表面的强度分布之间的联系和可见度与谱线能量分布之间的关系。但是 Michelson 的结果并没用这种关联性来解释。1907 年 Laue 第一次把光场波动的关联性引入其中，并做了定量的分析。之后在 1934 年 van Cittert 引入了光场中任意不同两点的扰动的合成概率分布，1938 年 Zernike 引入概念相干度来表示光束的相干程度。1954 年和 1955 年 Wolf 引入了更一般的关联函数。逐步完善了部分相干理论[3-6]。 1.2 部分相干扭曲光束 在逐步完善了部分相干理论之后，人们开始研究可以表达部分相干光的数学模型。1978年，Collett 和 Wolf 提出了一种非常典型的部分相干光源，也就是高斯-谢尔模光束（GSM）。这个光束的垂直于光轴的光强分布和其相干性的分布都属于高斯型分布。这种数学模型不仅可以很容易实现还可以得到相对较好的模拟结果来做理论分析。