高阶轨道角动量模场传输光纤的设计研究

论文摘要

随着涡旋光束在光通信系统中的应用,产生具有高质量的涡旋光束已成为重中之重。我们知道可以在自由空间中或光纤中产生涡旋光束,其中在光纤中的产生方法不仅简化光学结构,而且相位纯度更高。本文针对几种能够传输涡旋模式的光纤结构进行研究,选择纤芯折射率为倒抛物线型的光纤,通过在纤芯与包层中间添加一层低折射率层设计成一种新型结构的光纤。具体工作如下:1、光纤中产生涡旋光束的基本理论公式推导,根据光纤模式耦合理论,采用同阶矢量模式的奇模与偶模叠加得到光纤中的轨道角动量模式,为涡旋光束的激发提供理论依据。2、对倒抛物线型的光纤结构进行重新设计,在其纤芯与包层之间添加一层低折射率层构成了新型结构。在归一化工作频率的计算下得到可容纳的矢量模式数目,通过数值计算了新型光纤中各个矢量模式的有效折射率、有效折射率差。仿真可容纳涡旋光束的光强、相位以及线偏模LP的模场分布。证明了该光纤可容纳高阶轨道角动量模场,得到该光纤可支持9种矢量模式,可容纳拓扑荷数为3的轨道角动量(Orbital angular momentum,OAM)模式。3、分析了设计的新型光纤产生涡旋光束的影响因素。设计该光纤结构在能够有效地使矢量模式进行分离,并发现对越高阶的矢量模式其分离效果越好。之后并分析了倒抛物线型光纤的半径及折射率差的变化对光纤可容纳OAM模式阶数的影响。研究结果表明:设计的新型光纤结构,在倒抛物线分布型光纤的纤芯与包层中间添加一层低折射率层,增大了纤芯的内外折射率差,使容纳OAM模式数目增多,并仿真验证光纤可容纳的矢量模式、OAM模式;计算有效折射率差可知光纤对越高阶的矢量模式其分离效果越好;分析了设计的新型光纤产生涡旋光束的影响因素,为改变光纤参数对以后研究光纤中高阶涡旋光束的传输与生成打下基础。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈云

导师: 柯熙政,周琼华

关键词: 光通信,光纤光学,涡旋光束,矢量模式,有效折射率

来源: 西安理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 西安理工大学

基金: 国家自然科学基金(61377080,60977054),陕西省重点产业链项目专项资金(2017ZDCXL-GY-06-01)

分类号: TN253

总页数: 64

文件大小: 7629K

下载量: 280

相关论文文献

• [1].携带时变轨道角动量的超快时空波包的产生（英文）[J]. Science Bulletin 2020(16)
• [2].可重构轨道角动量天线的研究进展[J]. 电讯技术 2020(06)
• [3].一种轨道角动量在大气湍流中的畸变补偿方法[J]. 中国新通信 2020(18)
• [4].轨道角动量模式识别方法综述[J]. 物理实验 2019(02)
• [5].光子轨道角动量在量子通信中的应用[J]. 电子技术与软件工程 2017(01)
• [6].声波的“漩涡”——声学轨道角动量的产生、操控与应用[J]. 物理 2017(10)
• [7].基于单光子轨道角动量态的量子匿名否决方案[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版) 2016(04)
• [8].轨道角动量光的区分[J]. 光学学报 2015(06)
• [9].光子高阶轨道角动量制备、调控及传感应用研究进展[J]. 物理学报 2015(16)
• [10].光子轨道角动量的应用与发展——记中山大学光电材料与技术国家重点实验室蔡鑫伦课题组及其研究学科[J]. 科学中国人 2016(34)
• [11].声轨道角动量水下发射与数据传输实验[J]. 声学学报 2020(06)
• [12].连续超表面:产生任意涡旋光[J]. 光电工程 2017(01)
• [13].轨道角动量态复用通信研究[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版) 2015(06)
• [14].全光纤光子轨道角动量模式研究[J]. 华南师范大学学报(自然科学版) 2014(06)
• [15].轨道角动量技术在无线通信中的应用[J]. 电信网技术 2013(09)
• [16].基于光轨道角动量的光通信数据编码研究进展[J]. 量子电子学报 2008(04)
• [17].光子飓风——具有光子横向轨道角动量的时空涡旋[J]. 物理 2020(04)
• [18].基于毫米波和轨道角动量的下一代手机无线通信技术设计[J]. 电视技术 2019(03)
• [19].单粒子散射对拉盖尔-高斯光束轨道角动量的影响[J]. 光学学报 2018(06)
• [20].圆偏振可见光可改变光子轨道角动量[J]. 中国光学 2014(04)
• [21].长周期多芯手征光纤轨道角动量的调制[J]. 物理学报 2019(06)
• [22].非傍轴拉盖尔-高斯光束的轨道角动量密度特性[J]. 激光与光电子学进展 2017(03)
• [23].光的自旋和轨道角动量[J]. 激光与光电子学进展 2014(10)
• [24].聚合物中空环芯光纤中OAM模式传输的几何容差特性研究[J]. 光子学报 2020(06)
• [25].目标物散射对轨道角动量的影响[J]. 工业控制计算机 2019(07)
• [26].电磁波轨道角动量在无线通信中的应用[J]. 中国无线电 2019(08)
• [27].光子轨道角动量纠缠实现量子存储[J]. 中国光学 2015(02)
• [28].基于轨道角动量的循环差分相移量子密钥分发[J]. 光学学报 2019(02)
• [29].一种携子阵轨道角动量天线的设计和传输研究[J]. 微型电脑应用 2019(03)
• [30].光子轨道角动量传输光纤技术[J]. 光通信研究 2017(06)

标签：光通信论文;  光纤光学论文;  涡旋光束论文;  矢量模式论文;  有效折射率论文;