【摘要】：艾里光束是近幾年興起的一種無(wú)衍射光束,它在傳輸過(guò)程中具有無(wú)衍射、自愈合、自加速的奇特光學(xué)特性,因而吸引了諸多科研工作者的廣泛興趣,在表面等離激元操控、光彈、三維超分辨率成像、圖像信號(hào)傳輸?shù)榷鄠�(gè)領(lǐng)域有極為廣泛的應(yīng)用。隨著艾里光束的應(yīng)用推廣,衍生出了諸多不同類型的類艾里光束。同標(biāo)準(zhǔn)艾里光束相比,相位經(jīng)過(guò)額外或特殊調(diào)制的類艾里光束,其某些特性會(huì)得到優(yōu)化與加強(qiáng),以滿足人們的應(yīng)用需求。通過(guò)改變兩翼夾角和在艾里函數(shù)的基礎(chǔ)上添加螺旋相位,本文主要研究了任意兩翼夾角的非傍軸二維艾里光束和兩翼夾角不為90°的畸形二維渦旋艾里光束的傳輸特性,并與前人研究過(guò)的傍軸二維艾里光束和兩翼夾角為90°的二維渦旋艾里光束的傳輸特性進(jìn)行了比較研究。論文具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)以突變理論為基礎(chǔ)框架,從二維艾里光束的光場(chǎng)分布方程出發(fā),推導(dǎo)得到了不同兩翼夾角、不同入射角度的二維艾里光束的傳輸特性。我們發(fā)現(xiàn):兩翼夾角為90°的二維艾里光束在傍軸傳輸時(shí)不會(huì)發(fā)生雙曲臍點(diǎn)型突變,光束沿一條拋物線軌跡傳播,而在非傍軸傳輸時(shí)則會(huì)發(fā)生雙曲臍點(diǎn)型突變,主瓣和光強(qiáng)峰值點(diǎn)沿兩條不同的拋物線軌跡傳播;兩翼夾角不為90°的二維艾里光束則不論在傍軸還是非傍軸傳輸時(shí)都將發(fā)生雙曲臍點(diǎn)型突變。另外本文還對(duì)任意兩翼夾角的傍軸二維艾里光束的傳播軌跡進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了兩翼夾角改變時(shí)光束傳播軌跡的變化規(guī)律。(2)結(jié)合數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果,我們分析了不同拓?fù)浜蓴?shù)、任意兩翼夾角的二維渦旋艾里光束的傳輸演化特性。我們發(fā)現(xiàn),由于額外添加的螺旋相位,二維渦旋艾里光束的主瓣在初始位置處存在一可自修復(fù)的半環(huán)形缺口,自修復(fù)距離跟兩翼夾角和拓?fù)浜蓴?shù)的大小有關(guān)。又因?yàn)楣鈱W(xué)渦旋具有軌道角動(dòng)量,使得光束在傳播過(guò)程中會(huì)發(fā)生向左的橫向偏移,因此可以通過(guò)改變兩翼夾角和拓?fù)浜蓴?shù)來(lái)控制光束主瓣和光強(qiáng)峰值點(diǎn)的傳播軌跡,做到上下、左右全方位的軌跡調(diào)制。另外,考慮到二維渦旋艾里光束在傳輸過(guò)程中能量分布的變化,我們可以通過(guò)改變兩翼夾角和拓?fù)浜蓴?shù)來(lái)控制光束在不同傳輸距離處橫截剖面圖中任意位置的光強(qiáng)比。
【圖文】：

ｂｅａｍｓ．逡逑對(duì)艾里函數(shù)的平方積分發(fā)現(xiàn)，積分結(jié)果不收斂，即４邋００，意味著理想的逡逑艾里光束攜帶有無(wú)限能量。如圖２－２所示，無(wú)論傳輸距離多長(zhǎng)，理想艾里光束都可以保逡逑持無(wú)衍射的特性，這在現(xiàn)實(shí)世界肯定是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。所以，為了能在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)艾里光逡逑束，，０７年Ｓｉｖｉｌｏｇｌｏｕ等人［５－６］對(duì)艾里函數(shù)進(jìn)行了邋“截趾”處理，在初始位置處給理想艾里逡逑光束乘以一指數(shù)衰減項(xiàng)ｅｘｐ（（７ｓ），艮Ｐ：逡逑＾＞（ｓ，0）邋＝邋Ａｉ（ｓ）ｅｘｐ（ａｓ）邐（２．９）逡逑式中《被稱為“截趾”因子或衰減因子，由光學(xué)系統(tǒng)的有效孔徑?jīng)Q定。將（２．９）式作為逡逑基礎(chǔ)解形式，再次求解傍軸衍射波動(dòng)方程（２．７），得：逡逑ｃｐ（ｓ＾）邋＝邋Ａｉ邋５－ｆ＾ｌ邋＋ｉａ￡邋ｅｘｐｆ邐＋邐（２．１０）逡逑ｖ邋ｗ邋［邐［２Ｊ邐１邋Ｌ邋２邐１２邐２邐２邋Ｊ逡逑８逡逑

邐類艾里光束的傳輸演化特彳生研究逡逑＂邋＿ｉｉｉ＾Ｂｌ＾ｉｉ＿逡逑圖２－４用于產(chǎn)生二維艾里光束的立方相位圖逡逑Ｆｉｇ．２－４邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｃｕｂｉｃ邋ｐｈａｓｅ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｕｓｅｄ邋ｆｏｒ邋ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ邋ｔｗｏ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋Ａｉｒｙ邋ｂｅａｍ逡逑上面討論的均是一維的艾里光束，類似的，參考一維艾里光束，我們可以寫出二維逡逑艾里光束的光場(chǎng)表達(dá)式：逡逑（ｐ｛ｘ，ｙ，ｚ）邋＝邋（ｐ｛ｘ，ｚ）（ｐ｛ｙ，ｚ）逡逑／邋＼邋２邐＂１邋／邋１邋２邋２邋＼逡逑，．邋ｚ邋＼邐ａｚ￣邋．．ｃｒｚ邋．ｘｚ邐，逡逑＝Ａｉ邋ｘ邋一邋一邋Ｈ－ｉｃｉｚ邋ｅｘｐ邋ｏｘ邐１邐１邐１－１邋—邐（２．１２）逡逑｛２Ｊ邐ｊ邐２邐１２邐２邐２邋Ｊ逡逑／邐＼邋２邐／邐９邐２，邐＼逡逑＾．邋ｚ邋．邐ａｚ￣邋．ｚ邋．ａ＾ｚ邋．ｙｚ逡逑ｘＡｉ邋ｙ－邋—邋－＼－ｉａｚ邋ｅｘｐ邋ａｙ邐１邋—邋＋邋ｚ邐＋邋ｚ邋—逡逑＼２）邐Ｊ邐「邐２邐１２邐２邐２邋）逡逑同樣，當(dāng)衰減因子《邋＝邋０時(shí)，（２．１２）式即為無(wú)限能量二維艾里光束的光場(chǎng)表達(dá)式。運(yùn)用逡逑前文簡(jiǎn)單介紹的產(chǎn)生艾里光束的方法，我們利用如圖２－４所示的二維艾里光束的立方相逡逑位板
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O436

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2592931