【摘要】：完全相干光場與完全非相干光場只是部分相干光場的兩個極端情況,實際光場總是部分相干的。近年來,部分相干光場由于具有自修復(fù),自聚焦,自分裂等特殊性質(zhì),越來越受到人們關(guān)注。作為部分相干光場的重要參量之一,空間相干性描述了光場兩個點之間光振動的關(guān)聯(lián)程度。如何測量空間相干性一直是部分相干光研究的重要課題之一,本文提出了一種基于空間調(diào)制器的橫向剪切干涉方法,用于測量光場的空間相干性。橫向剪切干涉裝置是一種利用物光波與其復(fù)制光波進行干涉的自干涉裝置,并且物光波與復(fù)制光波之間有一個橫向的錯位。橫向剪切干涉裝置一般用于測量相干光場的相位信息,事實上,借助于傅里葉變換條紋分析法,它還能測量部分相干光場的空間相干性。然而,傳統(tǒng)的橫向剪切干涉系統(tǒng)需要引入機械移動實現(xiàn)物光波和其復(fù)制光波的橫向錯位,因此會影響實驗的測量。為了克服上述缺陷,我們提出了一種基于4f系統(tǒng)和空間光調(diào)制器相結(jié)合的橫向剪切干涉系統(tǒng),可以便捷地測量不同間隔兩點間的光場相關(guān)性。在該系統(tǒng)中,位于4f系統(tǒng)輸入平面的衍射光柵將入射的待測光波分成多個衍射級次,空間濾波器通過其中的±1級次,從而得到兩個復(fù)制光波。在4f系統(tǒng)傅里葉平面上放置相位型空間光調(diào)制器,利用加載的復(fù)合閃耀光柵可以控制兩個復(fù)制光波的橫向錯位,橫向錯開的間距通過調(diào)節(jié)閃耀光柵的周期進行控制。最后,通過對輸出平面上記錄的干涉圖進行傅里葉變換條紋分析,我們就能得到待測光場的空間相干性分布。此外,通過改變空間光調(diào)制器上閃耀光柵的閃耀方向,我們的干涉裝置可以測量光場相干性沿不同方向的分布。該方法不僅能測出表達相干性量度的復(fù)相干度的絕對值(模)的分布,同時也獲得了復(fù)相干度的相位值。本文給出了利用該裝置分別測量具有圓對稱和非圓對稱光場的空間相干性實驗結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)實驗測量結(jié)果與理論模擬數(shù)據(jù)基本一致,證明了該測量系統(tǒng)的可行性。相比傳統(tǒng)的橫向剪切干涉裝置,我們的裝置中橫向剪切量的調(diào)控基于電腦控制,沒有引入機械移動,因此相干性的測量更便捷并且測量結(jié)果更準(zhǔn)確。另外,我們提出的橫向剪切干涉系統(tǒng)是一種共光路的光學(xué)測量裝置,對環(huán)境的抗干擾性更強,有利于測量方法的實用化。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O436.1
【圖文】：

干光場［１４－１８］。逡逑在光學(xué)成像中，用部分相干光束代替激光，可以有效降低雜散斑，提高成像逡逑質(zhì)量［２４，３５］。如圖２．２所示，相對于用激光光束成像，低相干性光束的成像質(zhì)量逡逑更好。逡逑＿■逡逑圖２．２光學(xué)成像圖（ａ）低相干性光束，（ｂ）寬帶激光，（ｃ：）窄帶激光的成像［３５］逡逑邐？邐？邐＾———￣？‘邋＋ｘ２逡逑Ｓ邐0＇逡逑二；Ｌ■丨邐ＢＳ邐Ｊａｇ，ｎｇ逡逑＾邋Ｕ邐Ｌｅｎｓ邐１邋／邐＾邋ＪＬ逡逑邐１邐—邋Ｃ＝３逡逑Ｐｓｅｕｃｋ＞－ｔｈｅｒｍａｌ邋Ｘｉ邐Ｓｃａｎｎｉｎｇ逡逑Ｓｏｕｒｃｅ逡逑圖２．邋３經(jīng)典的鬼成像實驗光路圖［３７］逡逑經(jīng)典成像都是ｍ妾測量物體的光強，而“鬼成像”是基ｆ光強關(guān)聯(lián)的測量。逡逑早期，“鬼成像”是通過糾纏光子對來實現(xiàn)的［３６］。后來，如圖２．３，Ｖａｌｅｎｃｉａ等逡逑在實驗中利用部分相干光束代替糾纏光子對實現(xiàn)丫經(jīng)典的“鬼成像”邋［３７］。逡逑ＩＩ逡逑

干光場［１４－１８］。逡逑在光學(xué)成像中，用部分相干光束代替激光，可以有效降低雜散斑，提高成像逡逑質(zhì)量［２４，３５］。如圖２．２所示，相對于用激光光束成像，低相干性光束的成像質(zhì)量逡逑更好。逡逑＿■逡逑圖２．２光學(xué)成像圖（ａ）低相干性光束，（ｂ）寬帶激光，（ｃ：）窄帶激光的成像［３５］逡逑邐？邐？邐＾———￣？‘邋＋ｘ２逡逑Ｓ邐0＇逡逑二；Ｌ■丨邐ＢＳ邐Ｊａｇ，ｎｇ逡逑＾邋Ｕ邐Ｌｅｎｓ邐１邋／邐＾邋ＪＬ逡逑邐１邐—邋Ｃ＝３逡逑Ｐｓｅｕｃｋ＞－ｔｈｅｒｍａｌ邋Ｘｉ邐Ｓｃａｎｎｉｎｇ逡逑Ｓｏｕｒｃｅ逡逑圖２．邋３經(jīng)典的鬼成像實驗光路圖［３７］逡逑經(jīng)典成像都是ｍ妾測量物體的光強，而“鬼成像”是基ｆ光強關(guān)聯(lián)的測量。逡逑早期，“鬼成像”是通過糾纏光子對來實現(xiàn)的［３６］。后來，如圖２．３，Ｖａｌｅｎｃｉａ等逡逑在實驗中利用部分相干光束代替糾纏光子對實現(xiàn)丫經(jīng)典的“鬼成像”邋［３７］。逡逑ＩＩ逡逑

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本文編號：2727015