【摘要】：艾里光束是近幾年興起的一種無衍射光束,它在傳輸過程中具有無衍射、自愈合、自加速的奇特光學特性,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、圖像信號傳輸?shù)榷鄠�領域有極為廣泛的應用。隨著艾里光束的應用推廣,衍生出了諸多不同類型的類艾里光束。同標準艾里光束相比,相位經(jīng)過額外或特殊調制的類艾里光束,其某些特性會得到優(yōu)化與加強,以滿足人們的應用需求。通過改變兩翼夾角和在艾里函數(shù)的基礎上添加螺旋相位,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行了比較研究。論文具體研究內容如下:(1)以突變理論為基礎框架,從二維艾里光束的光場分布方程出發(fā),推導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不會發(fā)生雙曲臍點型突變,光束沿一條拋物線軌跡傳播,而在非傍軸傳輸時則會發(fā)生雙曲臍點型突變,主瓣和光強峰值點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都將發(fā)生雙曲臍點型突變。另外本文還對任意兩翼夾角的傍軸二維艾里光束的傳播軌跡進行了數(shù)值模擬,得到了兩翼夾角改變時光束傳播軌跡的變化規(guī)律。(2)結合數(shù)值模擬和實驗測量的結果,我們分析了不同拓撲荷數(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的半環(huán)形缺口,自修復距離跟兩翼夾角和拓撲荷數(shù)的大小有關。又因為光學渦旋具有軌道角動量,使得光束在傳播過程中會發(fā)生向左的橫向偏移,因此可以通過改變兩翼夾角和拓撲荷數(shù)來控制光束主瓣和光強峰值點的傳播軌跡,做到上下、左右全方位的軌跡調制。另外,考慮到二維渦旋艾里光束在傳輸過程中能量分布的變化,我們可以通過改變兩翼夾角和拓撲荷數(shù)來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比。
【圖文】：

ｂｅａｍｓ．逡逑對艾里函數(shù)的平方積分發(fā)現(xiàn)，積分結果不收斂，即４邋００，意味著理想的逡逑艾里光束攜帶有無限能量。如圖２－２所示，無論傳輸距離多長，理想艾里光束都可以保逡逑持無衍射的特性，這在現(xiàn)實世界肯定是無法實現(xiàn)的。所以，為了能在實驗中實現(xiàn)艾里光逡逑束，，０７年Ｓｉｖｉｌｏｇｌｏｕ等人［５－６］對艾里函數(shù)進行了邋“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，由光學系統(tǒng)的有效孔徑?jīng)Q定。將（２．９）式作為逡逑基礎解形式，再次求解傍軸衍射波動方程（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表達式：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，當衰減因子《邋＝邋０時，（２．１２）式即為無限能量二維艾里光束的光場表達式。運用逡逑前文簡單介紹的產(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
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O436

【參考文獻】

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本文編號：2592931