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基于亚波长结构的光学OAM产生和调制方法研究的任务书
任务书
一、任务背景
随着信息技术和通讯技术的发展，传统的电子学、光子学方法已经不能满足越来越高的数据通信速率和复杂信息传输需求，因此需要研究新的通信技术和方法。其中，光学自由度作为一种新型的信息媒介，变得越来越受到人们的关注。其中，角动量（AngularMomentum）是一种新型的光学自由度，其本质是光波在传播过程中的旋转，被称为光学角动量（OpticalAngularMomentum，OAM）。
与电磁波传输常用的线偏振和圆偏振不同，OAM在光空间分布上具有环形对称性，而且可以拥有无穷多的取值。因此，OAM可以被用作信息编码和解码，同时也可以在空间中选定“光学轨道”来适应特定应用场合。因此，有必要研究OAM产生和调制的方法，以在光通信等领域推广应用。
目前，光学OAM的产生和调制已经得到了一定的实现，包括矩形光纤和微环谐振器等物理结构的实现，但是这些方法存在一定的缺陷，如产量低、传输距离限制较大等。因此，需要研究更加高效和灵活的光学OAM产生和调制方法。
二、任务目标
本次研究的目标是通过亚波长结构来实现高效的光学OAM产生和调制方法，主要包括以下内容：
1.开展亚波长结构对光学OAM产生的理论研究，探讨其物理机制和工作原理；
2.设计亚波长结构，并搭建对光学OAM进行产生和调制的实验系统；
3.通过实验验证所设计的亚波长结构对光学OAM产生和调制的效果，并对其进行性能分析和评估；
4.根据实验结果对所设计的亚波长结构进行优化和改进，提高光学OAM产生和调制的效率和可靠性。
三、研究内容和进度安排
1.研究亚波长结构对光学OAM产生的理论
（1）了解OAM的物理机制和产生方式；
（2）研究亚波长结构中的光学特性及其对OAM产生的影响；
（3）建立亚波长结构对光学OAM产生的理论模型。
2.设计OAM产生实验系统
（1）设计光束传输系统，并确定光源的参数；
（2）设计实验所需的亚波长结构，包括光纤、光栅等；
（3）对光学OAM产生实验系统的结构和参数进行分析和优化。
3.实验验证亚波长结构对OAM产生和调制的效果
（1）搭建OAM产生和调制实验系统；
（2）进行实验验证，记录实验数据；
（3）对实验结果进行分析和评估。
4.对亚波长结构进行优化和改进
（1）基于实验结果对亚波长结构进行分析和评估；
（2）对亚波长结构进行优化和改进，提高OAM产生效率和稳定性。
五、参考文献
1.H.He,M.E.Jabbour,andR.Menon,“Generationofopticalorbitalangularmomentuminagraded-indexmultimodeopticalfiber,”Opt.Lett.37,1772-1774(2012).
2.W.Zhou,Y.Hu,P.Zhang,andD.Kraemer,“Real-timeobservationandmanipulationoforbital-angular-momentum-carryingplasmonicvortices,”NanoLett.18,31-37(2018).
3.Z.Shen,X.Ding,andD.Zhao,“Generationoffree-spaceOAMbeamsusinglaser-writtenmetasurfaces,”Appl.Phys.Lett.112,111902(2018).
4.Y.Li,H.Su,X.Li,andY.Li,“EfficientgenerationofhybridvectorbeamsbasedonPancharatnam-Berryphaseandgeometricphase,”Opt.Lett.44,5023-5026(2019).
5.J.Wang,Y.Huang,Z.Liu,Y.Chen,X.Wei,andX.Wang,“Generationofhigh-orderopticalvorticesusingreflectivephoto-inducedq-plates,”Photon.Res.7,1066-1072(2019).