【摘要】：隨著激光技術(shù)及其應(yīng)用的不斷發(fā)展以及人們對激光認識的不斷深化,對激光的性能和需求也日益多樣化,因此對激光物理特性調(diào)控顯得尤為重要。近年來,隨著科學研究的不斷深入以及國內(nèi)外研究人員的推動,光場調(diào)控逐漸成為物理、光學等領(lǐng)域中的研究熱點。光場調(diào)控的研究對社會進步、科技發(fā)展、經(jīng)濟提升起到了重要推動作用。光場調(diào)控主要包括光場的振幅、偏振、相位、頻率/波長等空域與時域特性的調(diào)控。在過去的幾十年中,對這些參量調(diào)控的研究衍生出了許多新興學科,其中包括微納光學、變換光學、二元光學、信息光學以及與其他學科交叉的新興學科。相干性是光場的另一個重要特性。對光場相干性調(diào)控的研究具有重要意義,研究發(fā)現(xiàn)光場相干性調(diào)控在自由空間光通信、激光雷達、激光核聚變、特種光學成像、非線性光學、近場光學、量子光學等眾多領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價值。不過以往研究的光場相干性調(diào)控主要集中于對光場相干度大小的簡單調(diào)控,而光場的相干函數(shù)仍保持傳統(tǒng)的高斯分布不變。本論文將首次系統(tǒng)地研究光場相干結(jié)構(gòu)的調(diào)控,提出標量光場以及矢量光場相干結(jié)構(gòu)調(diào)控的理論機理與實驗調(diào)控方法。我們將光場相干結(jié)構(gòu)調(diào)控與光場偏振調(diào)控以及光場相位調(diào)控相結(jié)合,研究新型光場的多維度聯(lián)合調(diào)控。在理論和實驗上提出多種具有奇特傳輸特性的新型標量和矢量部分相干光束,并研究這些新型光束在光場超強自修復、光學微粒操控與俘獲以及光學圖像信息加密與傳遞中的應(yīng)用。此外,本論文還將研究光場相干結(jié)構(gòu)測量的原理與實驗方法。以往測量部分相干光束相干結(jié)構(gòu)的方法非常繁瑣,同時又耗時多,成本高。本論文首次提出一種簡單、實時、快速、精確的測量光場二維相干結(jié)構(gòu)分布的方法,并利用到實驗中成功測量了新型標量與矢量部分相干光束的特殊相干結(jié)構(gòu)分布。相干性作為光場中的重要自由度,對傳輸光場的物理特性具有重要的調(diào)控作用,并在眾多領(lǐng)域中有著獨特的應(yīng)用。但對近場局域表面等離激元相干性的研究目前還處于空缺。本論文將研究表面等離激元相干結(jié)構(gòu)的調(diào)控與測量。具體提出一種二維多色表面等離激元譜相干函數(shù)的調(diào)控機理,并利用相干模式展開理論研究這種部分相干表面等離激元的內(nèi)部相干特性。我們提出三維結(jié)構(gòu)部分相干表面等離激元角相干函數(shù)的調(diào)控,在理論上成功構(gòu)建具有特殊光譜密度、偏振態(tài)、能流以及電磁相干性分布的三維部分相干表面等離激元。此外,我們還研究了表面等離激元與偶極微納散射體的相互作用,并提出了一種通過測量散射場遠場光譜分布恢復部分相干表面等離激元的穩(wěn)態(tài)相干性的方法。本論文不僅促進了相干光學在理論和實驗中的發(fā)展,而且在光場多維度聯(lián)合調(diào)控的發(fā)展中起到了重要的作用。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O436;TN24
【圖文】：

離激元在 Kretschmann 裝置中的激發(fā)。其中 Air界面，Glass 表示玻璃棱鏡，SPP 表示表面等離式(2.54)]看成一隨機漲落電場。根據(jù)部分相干光矩陣中，將電場(2.54)代入到公式(2.1)中，我們 ) ( ) ( )( ) ( 2 2 2 2 1 1i1 1 2 2 1 2 1 2i1 2, ; , , , ee d d ,t tt t W k r k r K( ) ( ) ( )1 2 1 2W , E E ,，)( ) ( ) ( )1 2 1 1, z z z k k k

厄米高斯關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)光束的交叉譜密度函數(shù)：( ) ( )2 21 21 2 0 2 120, exp ,4W G r rr r r r 數(shù)，0 表示光束束腰寬度， ( )2 1 r r 表示光束的相干度，并且可( )( )( )( )( )( )( )22 2 1 02 12 122 022 2 1 02 122 0/ 2exp0 2/ 2exp ,0 2m xm xn yn yH x xx xHH y yy yH r r階數(shù)為 x 的厄米多項式，0 x 和0 y 分別表示沿著 x 軸以及沿著 y相干度具有公式(3.12)形式的部分相干光束稱為厄米高斯關(guān)聯(lián)0時，光束退化為橢圓高斯謝爾模光束[22]；當光束滿足 以化為傳統(tǒng)的高斯謝爾模光束[1]。

圖 3.2 自由空間傳輸?shù)碾A數(shù)為 m 1, n 0的厄米高斯關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)光束在(a)x z面，(b)x y 面上的歸一化光強分布。其中0 00.2 mmx y .圖 3.3 自由空間傳輸?shù)碾A數(shù)為 m 0, n 1的厄米高斯關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)光束在(a) 面，(b)面上的歸一化光強分布。其中 .

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陳亞紅;王飛;蔡陽健;;部分相干激光束空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)調(diào)控研究進展[J];物理學進展;2015年02期

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本文編號：2762389