目   录

第1章  绪论   1

　　1.1  多自由度结构光束及其应用   2

　　　　1.1.1  结构光束多自由度拓展   3

　　　　1.1.2  多自由度结构光束在信息技术中的应用   4

　　　　1.1.3  结构光束在光学微操控、测量和成像等领域的应用   9

　　1.2  波-迹几何光束及其研究进展   11

　　　　1.2.1  波-迹几何光束的含义   11

　　　　1.2.2  波-迹几何光束的产生方法   13

　　　　1.2.3  波-迹几何光束的调控、表征、应用现状   14

　　1.3  本书的主要研究内容   17

第2章  波-迹几何光束的理论模型研究   21

　　2.1  量子谐振子模型   22

　　　　2.1.1  一维线性谐振子   22

　　　　2.1.2  三维对称谐振子   25

　　　　2.1.3  三维可分离谐振子   26

　　　　2.1.4  三维谐振子的本征态波函数   27

　　2.2  量子相干态   30

　　　　2.2.1  薛定谔相干态   31

　　　　2.2.2  SU(2)相干态   32

　　2.3  波-迹几何光束   35

　　　　2.3.1  频率简并与相干态波包   35

　　　　2.3.2  相干态波包的轨迹性   38

　　　　2.3.3  广义波-迹几何光束   41

　　2.4  本章小结   45

第3章  波-迹几何光束的数字化定制技术研究   46

　　3.1  波-迹几何光束的计算全息调制   47

　　　　3.1.1  传统谐振腔方法的局限性   47

　　　　3.1.2  计算全息方法   50

　　3.2  波-迹几何光束的数字化实现   55

　　　　3.2.1  实验装置   56

　　　　3.2.2  数字化定制结果   57

　　3.3  数字化定制的精度和效率   62

　　　　3.3.1  数字化定制精度   62

　　　　3.3.2  数字化定制效率   65

　　3.4  本章小结   68

第4章  多自由度波-迹几何光束的通信技术探索   70

　　4.1  波-迹几何光束的空间自由度   71

　　　　4.1.1  多涡旋几何光束   71

　　　　4.1.2  模式正交性与自由度   73

　　4.2  多涡旋几何光束的发散和传输特性   75

　　　　4.2.1  多涡旋几何光束的多重发散简并特性   76

　　　　4.2.2  多涡旋几何光束的传输特性   81

　　4.3  多涡旋几何光束数字化探测   85

　　　　4.3.1  共轭调制识别原理   85

　　　　4.3.2  共轭调制实验   87

　　　　4.3.3  并行识别与解复用设计   89

　　4.4  多涡旋几何光束的通信编码优势   92

　　　　4.4.1  多涡旋几何光束解复用的低误码率特点   92

　　　　4.4.2  模式移键编码信息传输   99

　　4.5  本章小结   103

第5章  多自由度波-迹几何光束的多体经典纠缠技术探索   105

　　5.1  经典纠缠态的起源   106

　　　　5.1.1  量子纠缠态   106

　　　　5.1.2  经典纠缠态   108

　　5.2  标量光束三体经典纠缠态的构造   109

　　　　5.2.1  光线振荡自由度的引入   110

　　　　5.2.2  标量光束的三体经典纠缠态   111

　　5.3  三体经典纠缠态的实验结果   114

　　　　5.3.1  实验装置   114

　　　　5.3.2  三体经典纠缠态的层析方法   115

　　　　5.3.3  三体经典纠缠态的密度矩阵   118

　　　　5.3.4  三体经典纠缠态向更高维度的拓展   121

　　5.4  本章小结   123

第6章  结论   125

　　6.1  主要工作总结   125

　　6.2  本书的创新点   126

　　6.3  工作展望   127

参考文献   128

附录 A  补充内容   141

　　A.1  开放谐振腔模型   141

　　　　A.1.1  傍轴近似   141

　　　　A.1.2  基模高斯光束   142

　　　　A.1.3  高阶高斯光束   144  

在学期间完成的相关学术成果   152

致谢   154