發(fā)布時間：2021-04-17 00:48

　　空心光束具備很多新穎且獨特的特征,比如桶狀光強分布、螺旋波陣面、中心相位奇異、自旋角動量和軌道角動量、暗斑尺寸小和無加熱效應(yīng)等。這些新穎的物理特征使得空心光束在激光冷卻和囚禁、光學(xué)鑷子、微觀粒子（生物細(xì)胞、原子、分子和電介質(zhì)粒子）操控等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,因此空心光束吸引了眾多科研工作者的研究興趣。而在空心光束中有一個更為特殊的光束種類,引起了人們的廣泛關(guān)注。這種空心光束在傳播方向上具有非常小甚至零光強的三維閉合區(qū)域。該區(qū)域的周圍是高強度的光場分布,像一個特殊的密閉空間,我們稱這類激光束為局域空心光束（bottle beam）。近年來,由于局域空心光束具有三維封閉的暗空心區(qū)域和極高的強度梯度的特點,在粒子俘獲和光學(xué)微操作領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此,如何簡便地獲得合適尺寸的局域空心光束成為近年來的研究熱點。本論文對局域空心光束的設(shè)計產(chǎn)生及捕獲粒子進行了一定的研究分析,設(shè)計更加簡單高效產(chǎn)生局域空心光束的光學(xué)系統(tǒng),并利用COMSOL和MATLAB軟件對局域空心光束捕獲碳納米團簇粒子進行相關(guān)光鑷作用力分析。本論文的主要研究工作可劃分為以下幾個方面:（1）采用半導(dǎo)體激光變發(fā)散角整形設(shè)計,并結(jié)... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

軸棱錐－透鏡系統(tǒng)產(chǎn)生局域空心光束的光場分布示意圖[46]

第1章緒論32013年BingGu等人證明了聚焦空間變線性偏振矢量光束可以控制產(chǎn)生局域空心光束光場[47]�；诎S近似下的矢量瑞利-索末菲公式，從理論上給出了矢量光束聚焦場的解析表達式，并預(yù)測了聚焦區(qū)域偏振態(tài)的演化。在其實驗中，觀察了與數(shù)值模擬相一致的矢量局域空心光常通過改變方位角拓?fù)潆姾珊蛷较蚰Ｖ笖?shù)，控制局域空心光束的偏振態(tài)和尺寸，如圖1.2所示。圖1.2偏振控制下的局域空心光束的尺寸變化[47](a)模擬聚焦矢量光束在yz平面上的縱向強度分布；(b)模擬xy平面橫向強度分布；(c)測量xy平面橫向強度分布2014年HuapengYe提出了一種利用二元相位掩模和聚焦透鏡產(chǎn)生空心-局域空心光束的單光束生成方案[48]。該方案在方位角和徑向偏振的入射光下均具有相同的工作特性。還可以使用相同的二元掩模作為不同數(shù)值孔徑(NA)選擇的聚焦透鏡。觀察到空心-局域空心光束的長度與NA2成反比，而空心-局域空心光束的中空區(qū)域的直徑與NA成反比，從而產(chǎn)生可調(diào)的空心-局域空心光束。這種空心-局域空心光束在遠(yuǎn)距離無創(chuàng)性操作微小粒子方面可能會有更加高效的應(yīng)用，如圖1.3所示。圖1.3利用相位控制二元元件生成空心-局域空心光束的原理圖[48]

第1章緒論32013年BingGu等人證明了聚焦空間變線性偏振矢量光束可以控制產(chǎn)生局域空心光束光場[47]�；诎S近似下的矢量瑞利-索末菲公式，從理論上給出了矢量光束聚焦場的解析表達式，并預(yù)測了聚焦區(qū)域偏振態(tài)的演化。在其實驗中，觀察了與數(shù)值模擬相一致的矢量局域空心光常通過改變方位角拓?fù)潆姾珊蛷较蚰Ｖ笖?shù)，控制局域空心光束的偏振態(tài)和尺寸，如圖1.2所示。圖1.2偏振控制下的局域空心光束的尺寸變化[47](a)模擬聚焦矢量光束在yz平面上的縱向強度分布；(b)模擬xy平面橫向強度分布；(c)測量xy平面橫向強度分布2014年HuapengYe提出了一種利用二元相位掩模和聚焦透鏡產(chǎn)生空心-局域空心光束的單光束生成方案[48]。該方案在方位角和徑向偏振的入射光下均具有相同的工作特性。還可以使用相同的二元掩模作為不同數(shù)值孔徑(NA)選擇的聚焦透鏡。觀察到空心-局域空心光束的長度與NA2成反比，而空心-局域空心光束的中空區(qū)域的直徑與NA成反比，從而產(chǎn)生可調(diào)的空心-局域空心光束。這種空心-局域空心光束在遠(yuǎn)距離無創(chuàng)性操作微小粒子方面可能會有更加高效的應(yīng)用，如圖1.3所示。圖1.3利用相位控制二元元件生成空心-局域空心光束的原理圖[48]


本文編號：3142487