带轨道角动量光的非线性和量子光学的研究.PDFVIP

一、中文摘要 在非線性光學部分，我們已經以實驗觀察到，部分非同調光源，可使帶有軌道角動量的亮 光孤子在自聚焦介質中穩定存在，並已了解到其同調性參數對其穩定性的作用，此外，我 們也以模擬的方式發現，時變的雜訊亦可使帶有軌道角動量且光源為完全同調的亮光孤 子，在自聚焦材料中穩定存在，兩項都打破過去認為帶有軌道角動量亮光孤子不可在自聚 焦介質中穩定存在的觀念。我們已完成這種光孤子的穩定性研究，及以實驗來觀察帶有軌 道角動量且光源為完全同調的亮光孤子。 關鍵詞 :空間光固子 Abstract On the nonlinear optics, we had already observed experimentally that using partially incoherent light, the optical soliton carrying OAM can stably exist in self-focusing medium. We also understand the role of the coherence parameter on the stability. In addition to that, we found with simulation that a completely coherent light beam carrying OAM with time-varying noise can also stably exist in self-focusing medium. These two types of vortex solitons is a break-through to the thoughts that bright vortex soliton cannot stably exist in self-focusing medium. We had accomplished the research on detailed mechanism on vortex solitons and experimental observation of the completely coherent light beam carrying OAM. Keywords : optical spatial solitons, modulation instability 二、緣由與目的 在 1992 年，光束(或光子)可帶有orbital angular momentum (OAM)首度被提出[L. Allen et al., Phys. Rev. A, 45, 8185(1992)] ；這和光束帶有spin是不同的(光子帶有spin 的狀態和光的polarization有關) 。而一個帶有OAM的光束(即光子帶有OAM) ，是一光 束之電磁波，其wave function 為一Laguerre function 和 Gaussian function 的乘積 exp(iφ) (LG mode) ，而 是Laguerre function的徑向相位，因為從任何一橫切面去看這 個LG光束，其相位(phase)環繞光束中心一週必須是連續的，故 必須為整數，而該 LG 光束上的任何單一光子即帶有 的OAM ，也可以說，這光束的 phase帶有 vortex 。在非線性光學方面 ，又細