基于光纤的空间结构光场调控技术研究

论文摘要

近年来,随着激光的特性被不断深入认识,激光技术的应用也得到迅速发展。由于结构光场具有特殊的空间相位、强度及偏振态分布特性,在诸多领域均具有广泛的应用前景与重要的研究价值,引起了国内外学者的广泛关注,目前已成为光学与相关学科领域的前沿研究热点之一。结构光场通常通过空间光调制器或数字微反射镜来调控。但由于这种设备体积通常较大,难以集成化,在部分场景中较难使用。光纤具有结构尺寸小,传输损耗低等优势,可以通过调控光纤结构来调控光纤内传输的光场。在光纤中,不同波长、偏振分布、强度的结构光场同轴传输,在受激发射损耗超分辨成像与复用等领域也具有显著优势。由于光纤作为光场调控器件更灵活,体积更小,具有更高的集成化可能,对光纤结构光场的研究与应用具有特殊并重要的意义。本文开展了基于光纤的一阶光涡旋/LP11模式光束产生技术以及基于多模光纤微球透镜的一阶光涡旋/LP11模式光场聚焦技术的理论与实验研究,主要的研究内容与成果包括:1、提出并实现了一种新型的光纤型宽带一阶光涡旋/LP11模式产生装置方案。该装置通过端对端非对称连接的方式激发高阶模式,通过调节偏振控制器对模式之间的相位差进行调控,进而实现了基模高斯到±1阶光涡旋与LP11模式的转换,且输出光场可以在±1阶光涡旋与LP11模式之间任意调控。同时,装置中的光纤偏振控制器与线偏振片可以对非转换的基模高斯成分进行滤出,有效提高模式纯度。该装置带宽较高,制作简单,成本低,存在较高的应用价值。2、理论与实验研究了微球型光纤透镜对于高阶光纤模式的聚焦特性。采用了一种在光纤端面固定高折射率微球的方法制作光纤微球透镜。与传统的光纤微透镜相比,这种光纤微球透镜成本低,结构简单,并可以通过级联微球的方式实现扩展,具有良好的可扩展性。这为高阶光纤模式聚焦光场的产生提供了理论依据与思路。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐哲

导师: 李树辉

关键词: 光纤光学,结构光场,光涡旋,光纤微透镜

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,物理学,无线电电子学

单位: 华中科技大学

分类号: O43;TN253

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.002874

总页数: 62

文件大小: 3763K

下载量: 56

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