【摘要】：分?jǐn)?shù)階渦旋光(Fractional Vortex)具有螺旋形的相位結(jié)構(gòu)、中心光強(qiáng)為零、光斑存在獨(dú)特徑向缺口、含有確定軌道角動(dòng)量(Orbital Angular Momentum,簡(jiǎn)記為OAM)等特性,這些特性使分?jǐn)?shù)階渦旋光在非線性光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、光通信等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。論文主要工作如下:(1)介紹渦旋光的背景及意義,著重闡述分?jǐn)?shù)階渦旋光束的研究現(xiàn)狀,分析其研究的必要性以及潛在的應(yīng)用價(jià)值,概述渦旋光在光通信、生物醫(yī)學(xué)、微粒旋轉(zhuǎn)、非線性光學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用案例。(2)介紹了整數(shù)階渦旋光的基本理論及幾種渦旋光束的產(chǎn)生方法,分別對(duì)這幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析;模擬整數(shù)階渦旋光光強(qiáng)、相位隨拓?fù)浜傻淖兓P(guān)系。(3)基于干涉理論,利用MATLAB仿真了渦旋光束與平面波、球面波的干涉光場(chǎng)分布;采用干涉法分別測(cè)量了整數(shù)及分?jǐn)?shù)階渦旋光束的拓?fù)浜芍?發(fā)現(xiàn)拓?fù)浜蓴?shù)與干涉場(chǎng)的花瓣數(shù)存在一定數(shù)量關(guān)系:整數(shù)階渦旋光的拓?fù)浜芍禐榱粱ò陻?shù)的一半,分?jǐn)?shù)階渦旋光的拓?fù)浜蓴?shù)可根據(jù)花瓣的奇偶性確定小數(shù)區(qū)間。(4)基于衍射積分理論推導(dǎo)了分?jǐn)?shù)階渦旋光的光場(chǎng)表達(dá)式,利用MATLAB軟件對(duì)分?jǐn)?shù)階渦旋光光強(qiáng)分布及相位分布進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明:分?jǐn)?shù)階渦旋光沿X軸方向含有獨(dú)特的徑向缺口,拓?fù)浜傻男?shù)部分越接近半整數(shù),缺口越明顯;拓?fù)浜傻恼麛?shù)部分逐漸增大時(shí),光斑尺寸也會(huì)隨之增大。采用液晶空間光調(diào)制器(Liquid Crystal Spatial Light Modulator,簡(jiǎn)稱LCM)產(chǎn)生了3種拓?fù)浜煞謩e為1.5、2.5、3.5的半整數(shù)分?jǐn)?shù)階渦旋光,得到的渦旋光圖案和仿真結(jié)果一致。
【圖文】：

圖 1.1 高低折射率粒子被囚禁位置2 所示即為采用渦旋光束作為光鑷的實(shí)驗(yàn)光路圖，通過(guò)顯微鏡的物鏡可以子的捕捉具體細(xì)節(jié)。渦旋光束在光鑷中的應(yīng)用使得微粒能夠精確地被操控非接觸式無(wú)損傷的操控，基于這些特點(diǎn)該技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、76]。低折射粒子數(shù)高折射粒子數(shù)光束焦平面

整數(shù)階渦旋光的相關(guān)理論不同于普通光束的相位波前結(jié)構(gòu)，渦旋光束的相位結(jié)構(gòu)是螺旋型分布，因此，渦旋稱作螺旋光束。光學(xué)渦旋場(chǎng)的電場(chǎng)表達(dá)式可以表示為：E ( r , , z ) E ( r , ,z ) e x ip L ( ) e ix k p z (（其中，E 表示是光場(chǎng)在 Z 處的振幅大小，L 表示渦旋光束的拓?fù)浜芍担怯绊憸u旋參量，，其大小既可以取整數(shù)也可以取，既可以取正數(shù)也可以取負(fù)數(shù)，k 為波矢，大2 / ， 為方位角。該渦旋光束的相位表達(dá)式為： ( r , , z ) L （通過(guò)式（2-1）、（2-2）也能夠看出渦旋光束的相位呈螺旋形，中心是光強(qiáng)為零的相位奇點(diǎn)，光強(qiáng)分布為一個(gè)亮環(huán)。光強(qiáng)大小與兩個(gè)因素有關(guān)，一是拓?fù)浜蓴?shù)，二是。以下是通過(guò) MATLAB 分別模擬光強(qiáng)、相位分布隨拓?fù)浜杉皞鞑ゾ嚯x對(duì)變化關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(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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8 劉輝;陳子陽(yáng);蒲繼雄;;分?jǐn)?shù)階渦旋光束的軌道角動(dòng)量的測(cè)量[J];光電子.激光;2009年11期

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本文編號(hào)：2711652