光學(xué)渦旋,是指沿光軸傳播方向具有螺旋形相位波前的光場。渦旋核處強(qiáng)度為零且相位不確定,我們將其稱之為奇異點(diǎn)。繞奇異點(diǎn)在方位角θ上旋轉(zhuǎn)一周,相位變化為2π的整數(shù)（l）倍,其相位分布可以被表示為exp（ilθ）,這里的l可以稱作為渦旋的拓?fù)浜�。在渦旋光場中,每個(gè)光子攜帶的軌道角動(dòng)量為l?。由于光學(xué)渦旋的這些特殊性質(zhì),專家學(xué)者們對此產(chǎn)生了極大的研究興趣,于是光學(xué)渦旋被應(yīng)用到了眾多的研究領(lǐng)域中,比如Bose–Einstein凝聚、微操控、光通信、超分辨顯微、量子信息處理以及非線性光譜學(xué)等領(lǐng)域。近幾十年來,在光學(xué)領(lǐng)域中一項(xiàng)重大的研究成果是超短脈沖的產(chǎn)生,其中包括幾飛秒以及幾十阿秒超短脈沖的成功實(shí)現(xiàn)。飛秒光學(xué)渦旋的產(chǎn)生使得飛秒光學(xué)技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展。飛秒渦旋使得奇異光學(xué)、分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及與渦旋相關(guān)的強(qiáng)場物理領(lǐng)域均引入了時(shí)空變化的特性。這使得飛秒渦旋在眾多領(lǐng)域具有了巨大的應(yīng)用價(jià)值,其中包括飛秒微納操控、亞波長非線性顯微技術(shù)、飛秒特殊結(jié)構(gòu)的微加工以及飛秒成絲等。本文主要基于螺旋多孔屏的波前調(diào)制作用,實(shí)現(xiàn)了飛秒光場渦旋的產(chǎn)生以及散斑場中相位渦旋結(jié)構(gòu)的重組。螺旋多孔屏調(diào)制光場的主要原理是,徑向距離隨方位... 

【文章來源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

光學(xué)渦旋：分別為拓?fù)浜芍祃=±1的渦旋三維波前圖和二維平面光場圖樣光學(xué)渦旋，是指沿光軸前進(jìn)方向具有螺旋形相位波前的光場

圖 1.2 拉蓋爾-高斯光束不同模式下的光強(qiáng)分布形式 1.2 中 l 0, p 0時(shí)表現(xiàn)為中心亮斑的模式為基模高斯光束。在(1.15)式束表達(dá)式中，l 表示沿角向的復(fù)振幅分布，為方位指數(shù)， p 表示強(qiáng)度分布零點(diǎn)的數(shù)目和位置可以由方程222 20( ) ( )llpLz z 確定。其中，pL 是以222( z) 為變量的多項(xiàng)式，有且只能有 p 個(gè)根，這里的當(dāng) l 0時(shí)，拉蓋爾-高斯光束總是由 p 1個(gè)同心圓環(huán)和中心暗點(diǎn)組成，這即為渦旋核，存在著相位上的奇異。蓋爾-高斯函數(shù)的極值可以從方程2 22 22 2exp 0llpdLd ，即

圖 1.3 拉蓋爾-高斯光束不同模式下的相位分布( , , ) exp exp lE z ikz J il (1示第一類 l 階貝塞爾函數(shù)，其中 l 1,2,3。高階的貝塞爾光束同樣可以表示渦空間分布。并且，高階貝塞爾光束可以由拉蓋爾-高斯光束轉(zhuǎn)化而來，即當(dāng)某一拉蓋爾-高斯光束垂直照射錐棱鏡時(shí)得到的便是相應(yīng)階數(shù)的貝塞爾光束[1.62]。-3 光學(xué)渦旋的產(chǎn)生方法隨著激光技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，研究者們提出多種方法用來產(chǎn)生穩(wěn)定且高質(zhì)渦旋，這為光學(xué)渦旋的發(fā)展及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這些方法相位板[1.63-1.65]，柱面鏡模式轉(zhuǎn)換[1.66-1.68]，編程控制的空間光調(diào)制器[1.69]，計(jì)算.70-1.72]，以及可直接輸出螺旋模式的激光器[1.73-1.75]等方法。以下，我們簡單介紹的產(chǎn)生光學(xué)渦旋的方法。


本文編號(hào)：2991296