分数阶涡旋光在不同流速水环境中的传输特性研究
种 华，马景新，李本旭，谭明波，朱江转* ，许 飞，祁义红
华东理工大学 物理学院，上海 ２００２３７
Research on the Transmission of Vortex Beamsin Water Flows of Different Velocities
CHONG Hua, MA Jingxin,LI Benxu,TAN Mingbo,ZHU Jiangzhuan* ,XU Fei,QI Yihong
School of Physics,East China University of Science and Technology,Shanghuai 200237, China
摘要 携带轨道角动量模式的涡旋光束为光通信和光学信息处理等提供了新的复用维度。 为拓展涡旋光束的进一步应用，不同环境和复杂条件下涡旋光束的传输特性引起了广泛的研究兴趣。 本文通过实验室搭建光路，研究了不同流速水中携带整数和分数轨道角动量的涡旋光束传输特性。 实验中利用空间光调制器模拟叉形光栅的方法产生了不同轨道角动量的涡旋光，通过电机控制产生不同流速的水体环境，研究了涡旋光通过该水环境后的涡旋光场分布，并测量了其轨道角动量。 结果表明，在不
关键词:
光通信
涡旋光
轨道角动量
叉形光栅
Abstract: Ｔｈｅ ｖｏｒｔｅｘ ｂｅａｍ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｏｒｂｉｔａｌ ａｎｇｕｌａｒ ｍｏｍｅｎｔｕｍ ｍｏｄｅ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ． Ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｐａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｒｔｅｘ ｂｅａｍｓ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｖｏｒｔｅｘ ｂｅａｍｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｅｒｅｓｔ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｖｏｒｔｅｘ ｂｅａｍｓ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｉｎｔｅｇｅｒ ａｎｄ ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｏｒｂｉｔａｌ ａｎｇｕｌａｒ ｍｏｍｅｎｔｕｍ ｉｎ ｗａｔｅｒ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｏｗ ｒａｔｅｓ ｂｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ ｉｎ ａ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａ ｓｐａｃｅ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ａ ｃｒｏｓｓ ｓｈａｐｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｖｏｒｔｅｘ ｌｉｇｈｔ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｂｉｔａｌ ａｎｇｕｌａｒ ｍｏｍｅｎｔｕｍ．Ｔｈｅ ｖｏｒｔｅｘ ｌｉｇｈｔ ｗａｓ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎ ａ ｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｏｗ ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｒｔｅｘ ｌｉｇｈｔ ｆｉｅｌｄ ａｆｔｅｒ ｐａｓｓｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ｏｒｂｉｔａｌ ａｎｇｕｌａｒ ｍｏｍｅｎｔｕｍ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖｏｒｔｅｘ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｏｎｌｙ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｄｉｓｔｕｒｂｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｏｒｂｉｔａｌ ａｎｇｕｌａｒ ｍｏｍｅｎｔｕｍ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｂｙ ｉｔ ｒｅｍａｉｎｓ ｕｎｃｈａｎｇｅｄ．Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｏｒｋ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｍｅ
Key words:
optical communication
vortex light
orbital angular momentum
fork shaped grating
出版日期: 2025-12-25
发布日期: 2025-12-25
整期出版日期: 2025-12-25
基金资助: 华东理工大学“实践教学体系优化与内容更新” 类项目 （校教〔２０２４〕 １４ 号）；教育部产学合作协同育人项目
引用本文:
种 华, 马景新, 李本旭, 谭明波, 朱江转, 许 飞, 祁义红. 分数阶涡旋光在不同流速水环境中的传输特性研究[J]. 大学物理实验, 2025, 38(6): 39-44.
链接本文:
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.06.008
或
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V38/I6/39
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