光是一种电磁波,不仅携带能量信息,而且还携带动量信息。光的动量分为线动量和角动量,其中光场角动量包括自旋角动量和轨道角动量。自旋角动量由偏振特性决定,可以表现为?1两个态,分别是左旋圆偏振和右旋圆偏振;轨道角动量由空间相位分布决定,可以表现为多个态,且这些态是相互正交和共轴的。自旋角动量和轨道角动量,不仅在基础物理、量子光学等基础学科领域发挥着巨大的作用,而且在光通讯、生物医学等交叉学科领域拥有巨大的应用潜能。为了合理利用自旋角动量和轨道角动量,首先要对其进行精准的探测区分,因此自旋角动量和轨道角动量探测器的研究至关重要。目前已有许多探测光场角动量的方法,例如利用波片和偏振片探测自旋角动量,利用干涉和衍射探测轨道角动量等,但是这些传统光场角动量的探测方法存在光路复杂,体积庞大等缺点,而且只能对单一光场角动量进行探测。为了优化光场角动量探测技术,本文利用理论分析和数值模拟的方法设计了三种功能不同的光场角动量探测器:首先,设计了一种基于表面等离子激元的X型角动量探测器。该X型角动量探测器只需要在4μm?4μm的金膜层上刻蚀设计好的纳米狭缝阵列,就能实现对入射光线偏振态和轨道角动量?1态之间的辨别探测。当入射光照射该探测器时,先根据表面等离子激元波的耦合方向辨别入射光的线偏振方向;再通过计算出射端口光强与耦合方向光强的比值,探测轨道角动量-1态到+1态之间的精确值。然后,为了将线偏振态探测扩展为自旋角动量的探测,设计了一种基于表面等离子激元的圆型角动量探测器。该圆型角动量探测器仅通过在20μm?20μm的银膜层上刻蚀设计好的纳米狭缝阵列,就能对入射光自旋角动量?1态和轨道角动量?1态进行辨别探测。当入射光照射该探测器时,先根据表面等离子激元光斑出现的位置辨别入射光自旋角动量的?1态;再根据光斑强度的形状分布区分入射光轨道角动量的?1态。最后,为了拓展轨道角动量的探测范围,设计了一种基于表面等离子激元的半圆型角动量探测器。该半圆型探测器在20μm?20μm的金膜层上刻蚀设计好的纳米狭缝阵列,便达到对入射光自旋角动量?1态和轨道角动量多个态探测的目的。当入射光照射该探测器时,先根据表面等离子激元光斑出现的位置辨别入射光自旋角动量的?1态;再根据光斑发生的位置偏移定量探测大范围的轨道角动量。传统的光场角动量探测器只能够辨别探测单一光场角动量,而本文设计的三种探测器都能实现自旋角动量和轨道角动量的同时探测。与此同时,这三种光场角动量探测器都体积小巧,结构简单,探测精确。本文设计的光场角动量探测器能够为光场角动量的探测研究提供崭新的思路和方法。