光軌道角動(dòng)量的產(chǎn)生及其在應(yīng)變傳感中的應(yīng)用研究.pdf

1、角動(dòng)量是經(jīng)典和量子力學(xué)中最基本的物理量之一，激光光束的角動(dòng)量由自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量組成。光軌道角動(dòng)量與光相位結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)，揭示了與自旋完全不同的光的另一種自由度，因此備受關(guān)注。
　　目前，基于光軌道角動(dòng)量的應(yīng)用已在顯微成像、目標(biāo)探測(cè)、光通信、射頻通信等領(lǐng)域取得了令人矚目的進(jìn)展，但同時(shí)也存在許多的問(wèn)題需要解決，光軌道角動(dòng)量的產(chǎn)生就是其中最根本的一個(gè)問(wèn)題。手征光纖光柵在產(chǎn)生光軌道角動(dòng)量方面具備獨(dú)特的靈活性和有效性，相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)

2、工作很值得關(guān)注。此外，由于攜帶軌道角動(dòng)量的光束能通過(guò)干涉產(chǎn)生獨(dú)特的干涉圖案，也引發(fā)了學(xué)者對(duì)于其傳感機(jī)制的思考，并初步展示了它在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。因此，本論文將以手征光纖光柵為基礎(chǔ)，研究光軌道角動(dòng)量的產(chǎn)生平臺(tái)，并對(duì)以該平臺(tái)為基礎(chǔ)的應(yīng)變傳感系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。
　　首先，從耦合模理論出發(fā)，推導(dǎo)得到手征光纖光柵模式耦合的軌道角動(dòng)量轉(zhuǎn)換規(guī)則。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行一階和二階光軌道角動(dòng)量產(chǎn)生方案的設(shè)計(jì)，著重探討手征光纖光柵的設(shè)計(jì)方法和光柵參數(shù)誤

3、差對(duì)光譜特性的影響。在此之后，對(duì)產(chǎn)生與檢測(cè)光軌道角動(dòng)量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)，并開(kāi)展平臺(tái)的搭建工作。
　　其次，對(duì)基于光軌道角動(dòng)量的應(yīng)變傳感機(jī)制進(jìn)行理論分析，闡述這種應(yīng)變測(cè)量方式的可行性并設(shè)計(jì)出傳感系統(tǒng)的原理方案圖。繼而我們將以地震前兆預(yù)測(cè)的分辨率要求作為背景需求，結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)軌道角動(dòng)量量子數(shù)為1時(shí)的傳感特性進(jìn)行深入分析，確定其優(yōu)越的傳感性能。此外，還對(duì)軌道角動(dòng)量量子數(shù)變化時(shí)傳感特性的變化情況進(jìn)行比較分析，確定其量子