軌道角動量光束產生和測量的集成光子器件研究.pdf

1、具有角向相位結構的光束攜帶著軌道角動量（Orbital Angular Momentum，OAM）。由于OAM光束所表現出的奇特特性，它吸引了學者越來越多的關注，并在光學微操控、光學顯微、傳感、光通信和量子信息科學等諸多領域中發(fā)揮出巨大的應用潛力。在近些年來，OAM光束相關的研究已經成為一大熱點。相應的，OAM光束的產生和測量顯得尤為重要，同時也存在著挑戰(zhàn)性。在過去十幾年間，人們提出了各類方案來實現OAM光束的產生或測量。然而在大多數方

2、案中，系統由離散的體光學器件搭建而成，復雜的組成使得其在體積、穩(wěn)定性和成本上面臨著嚴重的問題。
　　另一方面，光子集成相關的研究發(fā)展迅猛，推動著光電子技術進入新的篇章。相比于具有相同功能的體光學器件，光子集成器件更為緊湊和魯棒。因此，OAM光束產生和測量的集成方案研究也顯得尤為重要。本論文主要包含以下內容：
　?。?）介紹了OAM光束的研究背景和發(fā)展歷程，對OAM光束的應用進行了討論。理論上分析了OAM光束的螺旋相位波前和所

3、攜帶的軌道角動量，并對兩類典型常見的 OAM光束——拉蓋爾-高斯光束和貝塞爾光束進行簡要描述。然后對現有的OAM光束產生和測量方案進行歸納和分析。
　?。?）提出了一種基于對稱缺陷微盤的徑向一階OAM光束產生方案。在兩列同軸的角向光柵作用下，微盤中的徑向二階回音壁模式（Whispering-galley modes， WGM）耦合成相應的徑向一階OAM光束并出射，出射的OAM光束的純度在0.6~0.9之間。
　?。?）提出了