發(fā)布時(shí)間：2020-07-19 11:57

【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(duì)激光認(rèn)識(shí)的不斷深化,對(duì)激光的性能和需求也日益多樣化,因此對(duì)激光物理特性調(diào)控顯得尤為重要。近年來,隨著科學(xué)研究的不斷深入以及國(guó)內(nèi)外研究人員的推動(dòng),光場(chǎng)調(diào)控逐漸成為物理、光學(xué)等領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。光場(chǎng)調(diào)控的研究對(duì)社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展、經(jīng)濟(jì)提升起到了重要推動(dòng)作用。光場(chǎng)調(diào)控主要包括光場(chǎng)的振幅、偏振、相位、頻率/波長(zhǎng)等空域與時(shí)域特性的調(diào)控。在過去的幾十年中,對(duì)這些參量調(diào)控的研究衍生出了許多新興學(xué)科,其中包括微納光學(xué)、變換光學(xué)、二元光學(xué)、信息光學(xué)以及與其他學(xué)科交叉的新興學(xué)科。相干性是光場(chǎng)的另一個(gè)重要特性。對(duì)光場(chǎng)相干性調(diào)控的研究具有重要意義,研究發(fā)現(xiàn)光場(chǎng)相干性調(diào)控在自由空間光通信、激光雷達(dá)、激光核聚變、特種光學(xué)成像、非線性光學(xué)、近場(chǎng)光學(xué)、量子光學(xué)等眾多領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。不過以往研究的光場(chǎng)相干性調(diào)控主要集中于對(duì)光場(chǎng)相干度大小的簡(jiǎn)單調(diào)控,而光場(chǎng)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(chǎng)相干結(jié)構(gòu)的調(diào)控,提出標(biāo)量光場(chǎng)以及矢量光場(chǎng)相干結(jié)構(gòu)調(diào)控的理論機(jī)理與實(shí)驗(yàn)調(diào)控方法。我們將光場(chǎng)相干結(jié)構(gòu)調(diào)控與光場(chǎng)偏振調(diào)控以及光場(chǎng)相位調(diào)控相結(jié)合,研究新型光場(chǎng)的多維度聯(lián)合調(diào)控。在理論和實(shí)驗(yàn)上提出多種具有奇特傳輸特性的新型標(biāo)量和矢量部分相干光束,并研究這些新型光束在光場(chǎng)超強(qiáng)自修復(fù)、光學(xué)微粒操控與俘獲以及光學(xué)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(chǎng)相干結(jié)構(gòu)測(cè)量的原理與實(shí)驗(yàn)方法。以往測(cè)量部分相干光束相干結(jié)構(gòu)的方法非常繁瑣,同時(shí)又耗時(shí)多,成本高。本論文首次提出一種簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)、快速、精確的測(cè)量光場(chǎng)二維相干結(jié)構(gòu)分布的方法,并利用到實(shí)驗(yàn)中成功測(cè)量了新型標(biāo)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(chǎng)中的重要自由度,對(duì)傳輸光場(chǎng)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(dú)特的應(yīng)用。但對(duì)近場(chǎng)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(cè)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(jī)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(cè)量散射場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)光譜分布恢復(fù)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(jìn)了相干光學(xué)在理論和實(shí)驗(yàn)中的發(fā)展,而且在光場(chǎng)多維度聯(lián)合調(diào)控的發(fā)展中起到了重要的作用。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：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(jī)漲落電場(chǎng)。根據(jù)部分相干光矩陣中，將電場(chǎng)(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(xiàng)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(shí)，光束退化為橢圓高斯謝爾模光束[22]；當(dāng)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(qiáng)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(qiáng)分布。其中 .

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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

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本文編號(hào)：2762389