光學(xué)渦旋軌道角動量及其測量的理論與實驗研究.pdf

1、光學(xué)渦旋是一種具有螺旋型波前結(jié)構(gòu)的特殊光場，是現(xiàn)代奇點光學(xué)的一個重要分支，近年來在光學(xué)微操縱、光學(xué)信息傳輸、非線性光學(xué)、激光光學(xué)、微粒波導(dǎo)、生物醫(yī)學(xué)、原子光學(xué)和分子光學(xué)中得到廣泛的研究和應(yīng)用。光學(xué)渦旋一個最重要的特性是具有確定的光子軌道角動量，本論文重點對光學(xué)渦旋軌道角動量及其測量方法進行了理論和實驗研究。主要內(nèi)容如下:
　　1.對光學(xué)渦旋進行了簡要介紹，總結(jié)了光學(xué)渦旋的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，概述了光學(xué)渦旋的應(yīng)用。
　　2.系

2、統(tǒng)總結(jié)了光學(xué)渦旋的角動量理論，對在近軸傳播下和非近軸傳播下的光學(xué)渦旋中光子攜帶的軌道角動量的大小進行了理論推導(dǎo)，證明了光學(xué)渦旋具有確定的軌道角動量，為深入了解光學(xué)渦旋奠定了理論基礎(chǔ)。
　　3.對近些年來發(fā)展的許多種典型的測量光學(xué)渦旋軌道角動量的方法進行了系統(tǒng)歸納。重點介紹了計算全息圖法、光學(xué)渦旋與平面波干涉法、光學(xué)渦旋與它的共軛光干涉法、楊氏雙縫干涉實驗法、Mach-Zehnder干涉儀法、多孔干涉儀法來測量光學(xué)渦旋軌道角動量的原

3、理、實驗裝置及實驗結(jié)果。
　　4.對多孔干涉儀法進行了改進，提出了一種新的測量光學(xué)渦旋軌道角動量的方法。它只需記錄一幅光束通過多孔屏的遠場衍射強度分布圖樣，然后通過一種簡單的算法來提取多孔位置處的相位值，進而定量地確定光學(xué)渦旋的軌道角動量，并且在整個過程中無需涉及迭代算法。
　　5.基于分析光學(xué)渦旋通過一個環(huán)形通光孔徑后的遠場衍射強度分布圖樣的逆傅立葉變換的強度分布，發(fā)現(xiàn)強度分布圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)的數(shù)目恰好等于入射光學(xué)渦旋拓撲