【摘要】：激光光束通過高數(shù)值孔徑透鏡后有許多優(yōu)異的性質(zhì),因此在光學(xué)微操縱,材料加工,高分辨率成像,粒子加速與傳輸,以及原子光學(xué)和分子光學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。許多研究學(xué)者對各類光束的深聚焦進(jìn)行了研究,如部分相干渦旋線偏振光束,各類偏振超短脈沖光束,徑向偏振和角向偏振光束等光束的深聚焦特性,研究了焦平面附近的光強,相干度和偏振度特性等。另一方面,光鑷由于其精確操縱、非接觸性以及對被捕獲粒子無機械損傷等特點,在生物和醫(yī)學(xué),物理化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。自反常渦旋光束被提出以來,這種新型光束的深聚焦特性并沒有被研究過,論文基于矢量Debye積分理論和瑞利散射理論,分析了線偏振反常渦旋光束和圓偏振反常渦旋光束的深聚焦場特性以及深聚焦場對瑞利粒子的俘獲穩(wěn)定性。論文的主要研究工作如下:1、研究線偏振反常渦旋光束的深聚焦特性。理論推導(dǎo)了線偏振反常渦旋光束經(jīng)高數(shù)值孔徑透鏡后深聚焦的光場表達(dá)式,數(shù)值計算各相關(guān)參數(shù)的取值對焦點附近光強分布的影響。發(fā)現(xiàn)拓?fù)浜蓴?shù)m對光強分布的影響要高于階數(shù)n,在經(jīng)過焦平面時,深聚場的相位會發(fā)生反轉(zhuǎn)。2、研究圓偏振反常渦旋光束的深聚焦特性。理論推導(dǎo)了圓偏振反常渦旋光束在焦點附近的光場表達(dá)式。數(shù)值討論了拓?fù)浜蓴?shù)和階數(shù)對強度分布的影響,研究了其相位特性。調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù),發(fā)現(xiàn)圓偏振反常渦旋光束深聚焦場在不同的傳播平面可以得到平頂光束,因此結(jié)合高數(shù)值孔徑透鏡,圓偏振反常渦旋光束可以作為產(chǎn)生平頂光束的入射光源。3、研究矢量反常渦旋光束深聚焦場的輻射力。在前面研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上,基于瑞利散射理論、推導(dǎo)的線偏振反常渦旋光束和圓偏振反常渦旋光束的深聚焦場表達(dá)式,計算了深聚焦場下瑞利粒子受到的梯度力和散射力,數(shù)值討論分析深聚焦光場對粒子的俘獲穩(wěn)定性。通過調(diào)整相關(guān)參數(shù),發(fā)現(xiàn)線偏振反常渦旋光束和圓偏振反常渦旋光束的深聚焦場對低折射率粒子或高折射粒子均能實現(xiàn)穩(wěn)定捕獲。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN24

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