光學(xué)渦旋軌道角動(dòng)量及其測(cè)量的理論與實(shí)驗(yàn)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(chǎng)，是現(xiàn)代奇點(diǎn)光學(xué)的一個(gè)重要分支，近年來(lái)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(gè)最重要的特性是具有確定的光子軌道角動(dòng)量，本論文重點(diǎn)對(duì)光學(xué)渦旋軌道角動(dòng)量及其測(cè)量方法進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容如下:
　　1.對(duì)光學(xué)渦旋進(jìn)行了簡(jiǎn)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(dòng)量理論，對(duì)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(dòng)量的大小進(jìn)行了理論推導(dǎo)，證明了光學(xué)渦旋具有確定的軌道角動(dòng)量，為深入了解光學(xué)渦旋奠定了理論基礎(chǔ)。
　　3.對(duì)近些年來(lái)發(fā)展的許多種典型的測(cè)量光學(xué)渦旋軌道角動(dòng)量的方法進(jìn)行了系統(tǒng)歸納。重點(diǎn)介紹了計(jì)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(shí)驗(yàn)法、Mach-Zehnder干涉儀法、多孔干涉儀法來(lái)測(cè)量光學(xué)渦旋軌道角動(dòng)量的原

3、理、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　4.對(duì)多孔干涉儀法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的測(cè)量光學(xué)渦旋軌道角動(dòng)量的方法。它只需記錄一幅光束通過(guò)多孔屏的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射強(qiáng)度分布圖樣，然后通過(guò)一種簡(jiǎn)單的算法來(lái)提取多孔位置處的相位值，進(jìn)而定量地確定光學(xué)渦旋的軌道角動(dòng)量，并且在整個(gè)過(guò)程中無(wú)需涉及迭代算法。
　　5.基于分析光學(xué)渦旋通過(guò)一個(gè)環(huán)形通光孔徑后的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射強(qiáng)度分布圖樣的逆傅立葉變換的強(qiáng)度分布，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)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?fù)?/p>