渦旋光束是一種具有螺旋型相位波前結(jié)構(gòu)和確定軌道角動量的特殊光束,近些年來,在微粒操控、光子計算、生物醫(yī)學(xué)、光空間通信等領(lǐng)域被廣泛的研究應(yīng)用。高階貝塞爾-高斯光束是渦旋光束的一種,不僅具有渦旋光束的特殊性質(zhì),而且其在一定距離內(nèi)還是一種無衍射光束,這使得其在微觀粒子操控等領(lǐng)域的應(yīng)用具有特殊的優(yōu)勢。本文對渦旋光束的傳輸特性進行了一定的仿真研究。首先,對渦旋光束的長距離傳輸進行了仿真,利用SeeLight仿真平臺對由激光器入射螺旋相位板產(chǎn)生的渦旋光束與激光器產(chǎn)生的高斯光束的長距離傳輸進行了對比,傳輸情況分為真空和湍流大氣兩種。其次,對由高斯光束經(jīng)螺旋相位板-軸棱錐系統(tǒng)產(chǎn)生的高階貝塞爾-高斯光束進行了研究分析,根據(jù)菲涅爾衍射理論對高階貝塞爾-高斯光束的產(chǎn)生進行了理論推導(dǎo),通過仿真實驗給出了高階貝塞爾-高斯光束的拓撲荷數(shù)測量方法;著重對無衍射距離Zmax內(nèi)的高階貝塞爾-高斯光束進行了傳輸分析,分析內(nèi)容主要包括不同距離處、不同拓撲荷數(shù)、不同軸棱錐錐角情況下光束的傳輸情況,這對高階貝塞爾-高斯光束的產(chǎn)生和應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義;之后對高階貝塞爾-高斯光束在傳輸一定距離處觀察面上的能量分布進行了量化分析。最后,對離軸高階貝塞爾-高斯光束的傳輸特性進行了分析,激光器發(fā)出的高斯光束很難與螺旋相位板及軸棱錐兩個光學(xué)器件中心對準是產(chǎn)生離軸渦旋光束的原因,文中分別分析了傳輸距離、拓撲荷數(shù)、離軸參量對離軸高階貝塞爾-高斯光束的影響,由于實驗中光束和光學(xué)器件非對準情況不可避免,因此對離軸渦旋光束的研究具有重要的現(xiàn)實意義。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O436
【部分圖文】：

旋光束是具有螺旋相位因子ｅｘｐ（／／０的一類特殊光束，在柱坐標系的渦旋光束的光場表達式可以寫為［３８］：逡逑Ｅ［ｐ，０，ｚ）邋＝邋Ｅｏ（＾ｐ，０，ｚ）邋ｅｘｐ邐ｅｘｐ邋｛ｉＷ＾中，描述光束振幅分布情況，Ａ邋＝邋＃為波數(shù)，Ａ為光束Ａ逡逑角，／為渦旋光束拓撲荷數(shù)。逡逑束的相位因子ｅｘｐ0７０決定了禍旋光場的性質(zhì)，該光束沿ｚ軸方向布情況可以表示為：逡逑ｉ＾（ｐ，邋６，ｚ）邋＝邋１６邋＋邋ｋｚ旋光束的螺旋相位波前正是由式（２－９）決定的。逡逑撲荷數(shù)／影響渦旋光束的波前相位分布情況，不同的拓撲荷數(shù)的相２－２－１所示。逡逑＂ｉｇｙ－＇ｆ邋ｉ邋＇邋■．邐？逡逑

螺旋相位板平面端面入射，光束中心與螺旋相位板中心對齊，出射的光束會被附逡逑加一個螺旋相位因子ｅｘｐ（／／０，從而光束變?yōu)闇u旋光束。在光束的中心處，出現(xiàn)逡逑相位奇點，各光場干涉相消，光強為零。ＳＰＰ示意圖如下圖２－３－１所示。逡逑ｎｉ逡逑圖２－３－１螺旋相位板不意圖逡逑相位板相對于方位角為０處的總厚度七為？．逡逑ｄｅ＝ｄ０＋Ｅ邐（２－１０）逡逑２ｎ逡逑式中名為螺旋相位板的基礎(chǔ)厚度，４代表旋轉(zhuǎn)臺階的最大高度值。逡逑８逡逑

（ａ）邋／＝１邐（ｂ）邋／＝－１逡逑圖２－２－２不同拓撲荷的渦旋光束相位螺旋方向示意圖逡逑２．３螺旋相位板法產(chǎn)生渦旋光束理論逡逑螺旋相位板（Ｓｐｉｒａｌ邋Ｐｈａｓｅ邋Ｐｌａｔｅ，簡稱ＳＰＰ），它是一塊具有固定折射率的透逡逑明板，其一面是平面結(jié)構(gòu)，相對面具有螺旋形狀結(jié)構(gòu)，類似于旋轉(zhuǎn)臺階。螺旋相逡逑位板其厚度隨著方位角的變化而變化，理想情況下厚度應(yīng)是平滑變化的。光束從逡逑螺旋相位板平面端面入射，光束中心與螺旋相位板中心對齊，出射的光束會被附逡逑加一個螺旋相位因子ｅｘｐ（／／０，從而光束變?yōu)闇u旋光束。在光束的中心處，出現(xiàn)逡逑相位奇點，各光場干涉相消，光強為零。ＳＰＰ示意圖如下圖２－３－１所示。逡逑ｎｉ逡逑圖２－３－１螺旋相位板不意圖逡逑相位板相對于方位角為０處的總厚度七為？．逡逑ｄｅ＝ｄ０＋Ｅ邐（２－１０）逡逑２ｎ逡逑式中名為螺旋相位板的基礎(chǔ)厚度，４代表旋轉(zhuǎn)臺階的最大高度值。逡逑８逡逑

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李安英,楊亞培;光波導(dǎo)光束傳輸法數(shù)值分析新進展[J];激光技術(shù);2000年04期

2 張逸新;光束大氣傳輸源象抖動雙頻相關(guān)函數(shù)的研究[J];紅外研究(A輯);1988年02期

3 曉晨;;采用導(dǎo)光裝置的YAG激光焊接[J];激光與光電子學(xué)進展;1989年09期

4 鄧錫銘，郭弘，曹清;傍軸黎曼幾何光學(xué)Ⅲ．光束傳輸?shù)慕y(tǒng)計行為[J];中國激光;1996年04期

5 雷大軍;董輝;;一種新的三維有限差分光束傳輸法[J];半導(dǎo)體光電;2012年04期

6 薛竣文;蘇秉華;裴雪丹;趙慧元;孫魯;;激光諧振腔和光束傳輸?shù)姆治雠c設(shè)計[J];激光與光電子學(xué)進展;2011年08期

7 ;光纖光束傳輸系統(tǒng)[J];應(yīng)用光學(xué);1994年05期

8 楊建義;馮浩;王明華;;有限差分光束傳輸法的分析[J];計算物理;1996年01期

9 陳惠龍,曹清,范滇元;傍軸光束傳輸?shù)慕y(tǒng)計行為[J];中國激光;1998年12期

10 郭弘,劉承宜,胡巍,張樹葵,G.Fibich,鄧錫銘;多階強度非線性條件下的光束傳輸研究[J];中國科學(xué)(A輯);1999年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 周田華;朱小磊;陳衛(wèi)標;;基于CCD的水下激光光束傳輸特性測量[A];2017年光學(xué)技術(shù)研討會暨交叉學(xué)科論壇論文集[C];2017年

2 廖天河;劉偉;高穹;;多光束傳輸對大氣湍流與熱暈綜合效應(yīng)的改善[A];第十屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2012年

3 馮博;甘雪濤;趙建林;;階梯相位型渦旋光束傳輸特性研究[A];2010年西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2010年

4 趙昕;;強非局域非線性介質(zhì)中光束傳輸?shù)母唠A模呼吸子解[A];2007年中國青年光學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2007年

5 趙昕;郭旗;;強非局域非線性介質(zhì)中光束傳輸?shù)亩蛎赘咚购粑咏鈁A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

6 趙丹;盧芳;韓香娥;;數(shù)值模擬陣列光束在湍流大氣中的漂移和閃爍特性[A];國防光電子論壇空間光信息與組網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用研討會論文集[C];2015年

7 李樹民;柳建;金鋼;朱國林;;激光傳輸通道氣體壓縮效應(yīng)對光傳輸影響的數(shù)值模擬研究[A];計算流體力學(xué)研究進展——第十二屆全國計算流體力學(xué)會議論文集[C];2004年

8 趙昕;李秀珍;王曉艷;薛美;;強非局域非線性介質(zhì)中光束傳輸?shù)母唠A模呼吸子解[A];2010中華醫(yī)學(xué)會影像技術(shù)分會第十八次全國學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

9 周國泉;;高階洛倫茲-高斯光束的構(gòu)建及其傳輸特性研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2010年光學(xué)大會論文集[C];2010年

10 季小玲;呂百達;;像散透鏡對高斯光束的變換特性[A];湖北省激光學(xué)會論文集[C];2000年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 曲雙平;神奇的光束傳輸技術(shù)[N];電腦報;2003年

2 記者 陳頤;英特爾推出可實現(xiàn)光束傳輸?shù)男酒琜N];經(jīng)濟日報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王銘m

本文編號：2814845