无旁瓣光学涡旋阵列的研究

项目名称： 无旁瓣光学涡旋阵列的研究

项目编号： No.61475098

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 半导体科学、光学和光电子学

项目作者： 黄素娟

作者单位： 上海大学

项目金额： 82万元

中文摘要： 光学涡旋是具有螺旋型相位波前的特殊光场，光束中每个光子均携带确定的轨道角动量。本项目基于面向目标的傅里叶计算全息，提出高质量无旁瓣光学涡旋阵列（简称光涡阵列）的产生机理和方法，以满足涡旋光束在微操控、量子计算与编码以及光通信等领域的应用需求。研究内容主要包括：光涡阵列的空间分布结构和形成机理；无旁瓣光学涡旋阵列的产生机理；产生光涡阵列的光电实验系统的实现；光涡阵列的自由空间传输特性以及光涡在光纤中的传输特性测试。该研究基于共轭对称延拓傅里叶计算全息，根据目标光涡阵列编码生成计算全息图，并加载到空间光调制器上以光电产生光涡阵列。本项目研究成果所提供的高质量、灵活可控的涡旋光束将大大拓展光涡的应用领域。

中文关键词： 光学涡旋；光涡阵列；轨道角动量；计算全息；空间光调制器

英文摘要： Optical vortices is a special type of optical fields with helical phase wavefront. For such beams, each photon can carry a well-defined orbital angular momentum. We will propose the mechanism and methods for the generation of high-quality and sidelobe-free optical vortex arrays based on object-oriented Fourier computer-generated holography, for the application requirements in fields of micro manipulation, quantum computation and encoding, optical communication. In the project, the following topics will be researched, the spatial distribution structure and formation mechanism of optical vortex arrays; the generation mechanism of sidelobe-free optical vortex arrays; the construction of photoelectric experiment system for the generation of optical vortex arrays; the propagation characteristics of optical vortex arrays in free-space and transmission characteristics test of vortex beams in optical fiber. The computer-generated holograms are encoded from object optical vortex arrays based on conjugate-symmetric extension Fourier computer generated holography and loaded to the spatial light modulator for optoelectronic reconstruction of optical vortex arrays. The researched high-quality and flexibly controllable vortex beams will greatly expand the applications fields of optical vortices.

英文关键词： optical vortices;optical vortex arrays;orbital angular momentum;computer-generated holography;spatial light modulator