渦旋光束

《渦旋光束》2019年12月清華大學出版社出版的圖書，作者是高春清、付時堯。

基本介紹

• 中文名：渦旋光束
• 作者：高春清、付時堯
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2019年12月
• 定價：139 元
• ISBN：9787302533931

內容簡介

本書首先介紹了渦旋光束的基本性質和標量衍射理論，並以此為基礎，系統的介紹了渦旋光束及渦旋光束陣列的生成方法、軌道角動量的檢測方法、畸變渦旋光束的自適應補償方法與技術、矢量渦旋光束與完美渦旋光束的相關理論與技術，最後介紹了渦旋光束的套用技術。

圖書目錄

第1章渦旋光束的基本性質

1.1渦旋光束概述

1.2渦旋光束的特性

1.2.1坡印亭矢量

1.2.2軌道角動量

1.2.3正交性

1.2.4鏡像性

1.3渦旋光束的軌道角動量譜

1.3.1螺旋諧波展開

1.3.2旋轉算符

1.4常見的渦旋光束

1.4.1拉蓋爾高斯光束

1.4.2貝塞爾光束

1.4.3貝塞爾高斯光束

參考文獻

第2章標量衍射理論

2.1惠更斯菲涅爾原理

2.2基爾霍夫衍射積分

2.2.1基爾霍夫定律

2.2.2基爾霍夫衍射積分公式

2.2.3瑞利索末菲衍射積分公式

2.2.4衍射積分公式的普適形式

2.3角譜理論

2.3.1角譜的概念

2.3.2角譜的傳播

2.4菲涅爾衍射

2.4.1菲涅爾近似

2.4.2菲涅爾衍射傳遞函式

2.4.3菲涅爾衍射變換

2.5夫琅禾費衍射

2.5.1夫琅禾費近似

2.5.2夫琅禾費衍射的觀察方法

2.6柯林斯積分公式

2.6.1軸對稱傍軸光學系統的ABCD矩陣

2.6.2等效傍軸透鏡系統

2.6.3柯林斯積分公式的導出

參考文獻

第3章渦旋光束的生成技術

3.1腔內法

3.1.1腔內選模

3.1.2數字雷射器

3.2腔外轉化法

3.2.1模式轉換器

3.2.2螺旋相位片

3.2.3叉形光柵

3.3相位型衍射渦旋光柵

3.3.1液晶空間光調製器

3.3.2相位光柵模擬振幅光柵的方法

3.3.3利用相位型衍射渦旋光柵生成渦旋光束

3.4偏振調製法

3.4.1組合半波片

3.4.2q波片

3.5渦旋光束髮射器

3.5.1回音壁模式

3.5.2角向光柵對模式的選擇

3.6多模混合渦旋光束的生成

3.6.1多模混合渦旋光束的光場特徵

3.6.2合束法

3.6.3干涉儀法

3.6.4相位光柵法

3.6.5疊代法

3.6.6模式搜尋算法

3.7貝塞爾高斯光束的生成

3.7.1軸稜鏡法

3.7.2環形縫法

參考文獻

第4章渦旋光束陣列

4.1基本渦旋光束陣列

4.1.1複合叉形光柵與3×3偶極渦旋光束陣列

4.1.23×3單極渦旋光束陣列

4.1.3階次非對稱分布的3×3渦旋光束陣列

4.2複雜陣列的設計與最佳化

4.2.1衍射光柵的傅立葉展開

4.2.2GS算法與光柵的最佳化

4.2.3達曼光柵

4.3二維渦旋光束陣列

4.3.1達曼渦旋光柵與基本矩形陣列

4.3.2特殊矩形陣列

4.3.3環形陣列

4.4三維渦旋光束陣列

4.4.1達曼波帶片

4.4.2三維渦旋光束陣列的生成

參考文獻

第5章渦旋光束的測量技術

5.1軌道角動量的基本測量方法

5.1.1扭矩測量法

5.1.2光強二階矩分析法

5.1.3利用旋轉都卜勒效應測量軌道角動量

5.1.4利用軌道角動量譜與旋轉算符全平均值共軛關係測量

軌道角動量

5.2干涉測量法

5.2.1渦旋光束與平面波的干涉

5.2.2干涉法測螺旋相位

5.2.3渦旋光束的楊氏雙縫干涉

5.2.4利用馬赫曾德爾干涉儀分離光束的軌道角動量

5.3衍射測量法

5.3.1三角孔衍射

5.3.2角向雙縫衍射

5.3.3柱透鏡

5.3.4傾斜透鏡

5.3.5周期漸變光柵

5.3.6相位型周期漸變衍射光柵

5.3.7環形光柵

5.3.8複合叉形光柵測量法

5.3.9標準達曼渦旋光柵測量法

5.3.10整合達曼渦旋光柵測量法

5.4偏振測量法

5.4.1組合半波片測量法

5.4.2組合偏振片測量法

5.5軌道角動量譜的測量

5.5.1復振幅推演法

5.5.2灰階算法

5.5.3模式分束器

參考文獻

第6章渦旋光束的畸變校正技術

6.1大氣湍流理論模型基礎

6.1.1科爾莫戈羅夫大氣湍流理論

6.1.2折射率的功率譜密度

6.1.3相位的功率譜密度

6.1.4大氣湍流相位屏的建立

6.2大氣湍流對渦旋光束的影響

6.2.1雷射在大氣湍流中的傳輸效應

6.2.2螺旋相位畸變

6.2.3軌道角動量譜展寬

6.2.4湍流對不同光場分布的渦旋光束的影響

6.3自適應光學畸變校正技術簡介

6.4夏克哈特曼補償方法

6.4.1夏克哈特曼波前感測器基本原理

6.4.2基於夏克哈特曼方法的畸變渦旋光束補償

6.5GS相位恢復算法

6.5.1GS相位恢復算法基本原理

6.5.2有探針校正

6.5.3無探針校正

6.6其他渦旋光束校正方法

6.6.1基於澤尼克多項式的隨機並行梯度下降算法

6.6.2數位訊號處理方法

參考文獻

第7章矢量光束與矢量渦旋光束

7.1矢量光束概述

7.1.1矢量光束的貝塞爾高斯解

7.1.2矢量光束的拉蓋爾高斯解

7.1.3矢量光束的瓊斯矢量表示

7.1.4半波片對矢量光束偏振分布的轉換

7.2矢量光束的基本生成方法

7.2.1腔內生成

7.2.2亞波長光柵

7.2.3利用組合偏振片生成矢量光束

7.2.4利用組合半波片生成矢量光束

7.2.5利用q波片生成矢量光束

7.3矢量光束的相干合成

7.3.1相干合成法的基本原理

7.3.2薩奈克干涉合成

7.3.3類薩奈克干涉合成

7.3.4泰曼格林干涉合成

7.3.5沃拉斯頓稜鏡合成

7.3.6液晶空間光調製器級聯法

7.4軸向偏振態諧振

7.4.1軸向偏振態諧振的基本原理

7.4.2軸向偏振態諧振矢量光束的生成

7.5偏振龐加萊球理論

7.5.1斯托克斯矢量和基本龐加萊球

7.5.2高階斯托克斯矢量和高階龐加萊球

7.5.3雜合龐加萊球

7.6矢量渦旋光束

7.6.1矢量渦旋光束概述

7.6.2生成矢量渦旋光束

7.7矢量渦旋光束陣列

7.7.1生成矢量渦旋光束陣列的基本原理

7.7.2矢量渦旋光束陣列的模式控制

7.7.3幾個生成矢量渦旋光束陣列的實例

參考文獻

第8章完美渦旋光束

8.1完美渦旋光束概述

8.1.1完美渦旋光束的理論模型

8.1.2完美渦旋光束與貝塞爾高斯光束的關係

8.1.3完美渦旋光束的自由空間傳輸特性

8.1.4不同光場分布的渦旋光束間的相互轉化

8.2完美渦旋光束的生成

8.2.1軸稜鏡生成法

8.2.2貝塞爾光束相息圖法

8.3完美渦旋光束的測量

8.3.1干涉測量法

8.3.2衍射測量法

8.4完美矢量渦旋光束

8.4.1完美矢量渦旋光束的特點

8.4.2完美矢量渦旋光束的生成原理

8.4.3完美矢量渦旋光束的生成技術

8.5完美渦旋光束陣列

8.5.1完美標量渦旋光束陣列

8.5.2完美矢量渦旋光束陣列

參考文獻

第9章渦旋光束的套用

9.1超大容量光通信

9.1.1大容量渦旋光束光通信原理

9.1.2軌道角動量模式的復用與解復用

9.1.3渦旋光束MDM通信系統中不同模式間的信息交換

9.1.4貝塞爾高斯光束MDM通信技術

9.1.5軌道角動量編碼通信技術

9.1.6矢量渦旋光束編碼通信技術

9.1.7大容量渦旋光束通信面臨的機遇與挑戰

9.2旋轉體探測

9.2.1渦旋光束的旋轉都卜勒效應

9.2.2旋轉都卜勒效應的波動理論分析

9.2.3旋轉都卜勒頻移的觀測

9.2.4渦旋光束旋轉體探測實例

9.2.5可消除障礙物影響的旋轉體探測

9.3渦旋光束的其他套用

9.3.1光鑷

9.3.2測量流體的渦量

9.3.3雷射加工

參考文獻