發(fā)布時(shí)間：2021-02-14 07:55

　　渦旋光束是一類具有螺旋形波前結(jié)構(gòu)的光束,光束在傳播的過程中光強(qiáng)呈現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu),中心區(qū)域是尺寸較小的暗核,這一性質(zhì)使其在對(duì)微粒進(jìn)行操控時(shí)沒有加熱損傷效應(yīng)。此外,渦旋光束還在向前傳播的過程中攜帶著軌道角動(dòng)量。這些獨(dú)特的性質(zhì)使渦旋光束在粒子操控、光通信等眾多領(lǐng)域中都具有重要的研究?jī)r(jià)值。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)生渦旋光束的方法主要有幾何模式轉(zhuǎn)換法、液晶空間光調(diào)制法、計(jì)算全息法和螺旋相位板法等。隨著對(duì)其研究的不斷深入,越來(lái)越多的具有奇特性質(zhì)的渦旋光束也接連出現(xiàn)。本文的主要內(nèi)容是針對(duì)如何產(chǎn)生大焦深渦旋光束及其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了詳細(xì)的研究。論文的主要內(nèi)容如下:1.首先介紹了渦旋光束的研究背景和意義,然后介紹了如何產(chǎn)生渦旋光束以及可能的應(yīng)用領(lǐng)域。然后描述了渦旋光束的基本理論以及本課題研究中所使用的標(biāo)量衍射理論,這將作為本篇論文模擬部分的理論支撐。接下來(lái)介紹了菲涅爾波帶片和螺旋波帶片的設(shè)計(jì)原理以及衍射特性等。2.螺旋變面積波帶片,首先介紹了變面積波帶片的設(shè)計(jì)方法及其衍射模式,然后將其與螺旋相位結(jié)合用于產(chǎn)生大焦深渦旋光束,用MATLAB模擬了它的衍射性質(zhì),并用空間光調(diào)制器（Spatial Light Modulato... 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

計(jì)算機(jī)生成的全息光柵圖

分別為1和5的渦旋場(chǎng)。圖1.1 計(jì)算機(jī)生成的全息光柵圖如圖1.2所示，把MATLAB程序生成的全息圖制成實(shí)物，搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試光路進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，即可獲得渦旋光束。激光器輸出的激光光束先經(jīng)過全息光柵調(diào)制再由透鏡聚焦，最后由圖像傳感器CCD記錄不同位置處的光強(qiáng)分布。圖像傳感器CCD前添加濾波裝置是為了防止入射到實(shí)驗(yàn)中使用的CCD上的光由于功率過大而對(duì)CCD產(chǎn)生傷害。用計(jì)算全息法可以通過靈活地設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序便捷地制作不同階數(shù)的全息光柵，從而用以產(chǎn)生不同階數(shù)的渦旋光束。然而因?yàn)樵摲椒ǖ难苌湫瘦^低，所以只適合產(chǎn)生階數(shù)比較低的渦旋光。此外，在應(yīng)用到全息成像時(shí)，儀器的分辨率對(duì)產(chǎn)生渦旋光束也有一定影響。圖1.2 計(jì)?

經(jīng)過空間光調(diào)制器調(diào)制后的光束用圖像傳感器CCD記錄。需要注意的是，對(duì)于反射式的空間光調(diào)制器，為了避免經(jīng)過調(diào)制所產(chǎn)生的渦旋光被未經(jīng)空間光調(diào)制器調(diào)制直接反射的光干擾，如圖1.3（b）所示，需要在螺旋相位結(jié)構(gòu)上疊加閃耀光柵相位使這兩束光偏離。通過借助空間光調(diào)制器可以更加方便地產(chǎn)生渦旋光束，然而它的缺點(diǎn)也是效率較低，此外，為了防止空間光調(diào)制器內(nèi)的液晶分子被破壞，入射到空間光調(diào)制器上的光功率不能太大[26]。圖1.3（a）空間光調(diào)制器法實(shí)驗(yàn)光路示意圖;（b）掩模合成過程圖1.2.3 螺旋相位板法螺旋相位板，是一種可以改變光束相位分布的衍射光學(xué)元件，它的透過率函數(shù)形式中包含exp(ip )，其中p代表拓?fù)浜桑?代表方位角。入射到相位板不同位置的激光會(huì)因?yàn)楹穸鹊牟町惗a(chǎn)生不同的光程差，引起相位的不同改變[26]。通過一束平面波照射螺旋相位板來(lái)產(chǎn)生渦旋光束被認(rèn)為是產(chǎn)生渦旋光束最直接的途徑[28]。當(dāng)一束平面波被螺旋相位板調(diào)制后就會(huì)具有螺旋位相分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于螺旋相位板的渦旋光束的產(chǎn)生與干涉[J]. 郭苗軍,曾軍,李晉紅.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2016(09)
[2]螺旋型波帶片聚焦特性研究[J]. 易濤,楊國(guó)洪,韋敏習(xí),劉慎業(yè),朱效立,謝常青.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2012(07)
[3]基于折/衍混合原理的長(zhǎng)焦深成像物鏡消色差方法[J]. 張慧,丁雪梅,譚久彬.  光學(xué)精密工程. 2008(10)
[4]“孔雀眼”波帶片的長(zhǎng)焦深特性研究[J]. 楊靜,高峰,謝世偉,肖嘯,杜驚雷.  激光技術(shù). 2003(03)

碩士論文
[1]基于分形螺旋波帶片產(chǎn)生多焦點(diǎn)渦旋光束的研究[D]. 吉子雯.鄭州大學(xué) 2018
[2]渦旋光束的特性研究[D]. 陳志婷.燕山大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3033375