奇点光束复用光通信(特邀)

奇点光束包括基于相位奇点的轨道角动量(OAM)光束和基于偏振奇点的柱矢量光束(CVB)。OAM光束和CVB都具有正交性,可以作为空分复用的模式应用于光通信中,为光束复用提供一个新的自由度,大幅度地提高光通信系统的容量,在光通信中具有广泛的应用前景。文章首先介绍了OAM光束和CVB的数学描述和物理特性,然后重点综述了其产生和检测方法以及在自由空间光通信和光纤通信中的研究进展,比较了OAM光束和CVB在光通信应用中各自的优势与不足之处。最后,探讨了奇点光束复用光通信的应用方向和发展趋势。

奇点光束模式叠加特性研究

研究了奇点光束的叠加特性,从理论上分析奇点光束叠加后的相位分布和偏振分布,并用实验验证了理论推导的正确性。对同阶非相干涡旋光束叠加后的偏振态进行分析,发现叠加后的光束保持原有的轨道角动量,且光束的偏振态随方位角呈周期性变化,变化周期由涡旋拓扑荷值决定;分析了具有不同偏振拓扑荷值的柱矢量光束叠加后光场偏振态的变化规律。探究了既有相位奇点又有偏振奇点的柱矢量涡旋光束的叠加特性,发现叠加后的光束偏振态随方位角呈周期性变化,变化周期由涡旋拓扑荷值决定,光场各点的偏振态由涡旋拓扑荷值、偏振拓扑荷值及初始相位角共同决定。

具有离轴相位奇点的线偏振高斯光束特性研究

通常所研究的相位奇点光束均为相位奇点位于光束光轴上的涡旋光束,也即涡旋轴与光轴重合,但在实际生成相位奇点光束和具体应用中,往往很难保证光束的涡旋轴与光轴完全重合.基于应用实际,研究了离轴的相位奇点对光束光强的影响以及具有离轴相位奇点光束的聚焦特性和应用价值.离轴的相位奇点将以其中心所在位置为旋转对称中心对整个光场的光强分布产生相干叠加的影响,同时,离轴相位光束的研究也为非均匀光强分布的生成提供了更多的选择.

离轴位相奇点的动态传输

推导出高斯背景的离轴位相奇点光束的半屏衍射解析公式,详细研究了离轴位相奇点的动态传输.结果表明,半屏衍射,偏移量和传输距离都会影响位相奇点的传输行为和衍射场位相奇点的分布.改变偏移量和传输距离,衍射场伴随有位相奇点的产生,移动和湮没.