【摘要】：高階拉蓋爾高斯(LG)光束具有攜帶軌道角動(dòng)量和環(huán)狀強(qiáng)度分布的特點(diǎn)。LG光束沿軸向傳播有螺旋的相位結(jié)構(gòu),能攜帶更多的信息量,在軌道角動(dòng)量糾纏態(tài)的產(chǎn)生、量子加密、引力波探測(cè)、粒子操控、光鑷、光學(xué)扳手、光通信以及材料處理等方面有不可替代的優(yōu)勢(shì),成為近幾年來(lái)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。因此,關(guān)于高質(zhì)量高階LG光束產(chǎn)生的研究也變得尤為重要。目前高階LG光束的產(chǎn)生方法主要有液晶空間光調(diào)制器、螺旋相位片、柱透鏡、全息叉形光柵、光學(xué)衍射元件等,其中液晶空間光調(diào)制器具有較寬的空間帶寬、較高的分辨率和較小的像素尺寸的特點(diǎn),使其可以對(duì)空間各個(gè)像素實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的控制,因此常被用來(lái)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)控制的高階拉蓋爾高斯光束。本文研究了基于液晶空間光調(diào)制器產(chǎn)生高階拉蓋爾高斯光束的相關(guān)內(nèi)容,主要工作如下：1.液晶空間光調(diào)制器產(chǎn)生高階LG光束。理論計(jì)算并模擬了生成的高階LG光束的純度,基于Matlab編寫(xiě)了產(chǎn)生高階LG模式的相息圖。并在實(shí)驗(yàn)上搭建了產(chǎn)生高階LG光束的光學(xué)系統(tǒng),產(chǎn)生了LGo,5,LG1,5和LG3,3模,純度分別83.97%,74.03%,54.98%,并通過(guò)干涉驗(yàn)證了其螺旋相位信息。2.高階LG光束的優(yōu)化提純。分析了螺旋LG光束與正弦LG光束在線性模式清潔器與三鏡模式清潔器里的傳輸特性。證明了三鏡環(huán)形腔不可以輸出螺旋LG光束,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了線性模式清潔器并對(duì)調(diào)制生成的LG光束過(guò)濾提純,實(shí)驗(yàn)上獲得LGo,l模的保真度達(dá)到91.5%,LG模式的純度有了明顯的提高。3.探究了高階LG模式在連續(xù)變量空間多模糾纏態(tài)的產(chǎn)生以及相位測(cè)量中的應(yīng)用。研究了利用二類(lèi)非簡(jiǎn)并光學(xué)參量振蕩器產(chǎn)生連續(xù)變量超糾纏態(tài)和四組份偏振糾纏態(tài)的原理以及高階LG模式作為泵浦模式的潛在應(yīng)用,研究了高階LG模式應(yīng)用于相位測(cè)量的原理。
[Abstract]:The higher-order Laguerre Gao Si (LG) beam has the characteristics of orbital angular momentum and annular intensity distribution. The LG beam has a helical phase structure propagating along the axis, and can carry more information. Gravitational wave detection, particle manipulation, optical tweezers, optical wrenches, optical communications and material processing have irreplaceable advantages, and have become a research hotspot in recent years. Therefore, the research on the generation of high-order LG beams with high quality is becoming more and more important. At present, the generation methods of high order LG beam mainly include liquid crystal spatial light modulator, spiral phase slice, cylindrical lens, holographic fork grating, optical diffractive element, etc. Among them, liquid crystal spatial light modulator has wide spatial bandwidth. Because of its high resolution and small pixel size, it can control each pixel in space dynamically and in real time, so it is often used to produce high-order Laguerre Gao Si beam with dynamic control. This paper deals with the generation of high order Laguerre Gao Si beams based on liquid crystal spatial light modulators. The main work is as follows: 1. Liquid crystal spatial light modulator generates high order LG beams. The purity of the generated high-order LG beams is calculated and simulated theoretically, and the phase graph of the higher-order LG mode is compiled based on Matlab. An optical system for producing high order LG beams has been set up experimentally, and LGo,5,LG1,5 and LG3,3 modes have been produced, the purity of which is 83.97 and 74.03and 54.98, respectively. The helical phase information .2. has been verified by interference. Optimization purification of High order LG Beams. The propagation characteristics of spiral LG beam and sinusoidal LG beam in linear mode cleaner and three-mirror mode cleaner are analyzed. It is proved that the three-mirror ring cavity can not output spiral LG beam. The linear mode cleaner is further designed and the LG beam generated by modulation is filtered and purified. The fidelity of the LGo,l mode is 91.5% and the purity of LG mode is improved obviously. 3. The application of high order LG mode to the generation of multimode entangled states in continuous variable space and the phase measurement are discussed. The principle of generating continuous variable overentangled states and four-component polarization entangled states using two kinds of nondegenerate optical parametric oscillators and the potential application of high-order LG mode as pump mode are studied. The principle of high-order LG mode applied to phase measurement is studied.
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN761

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本文編號(hào)：2234851