在復(fù)雜光束整形中,對光束局域偏振態(tài)的調(diào)控已經(jīng)成為了當(dāng)前的一個研究熱點。完美矢量光束由于其具有空間非均勻分布的偏振態(tài)以及可調(diào)節(jié)的光束尺寸,使得其在光學(xué)微操縱、超分辨成像及光與材料的相互作用等領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用潛力。本文主要研究了空間多維度新型矢量光場的產(chǎn)生和調(diào)控。基于改進(jìn)的全息光束整形技術(shù),計算兩束寬度可控的曲線光束同軸干涉,產(chǎn)生了沿任意曲線路徑排列的光學(xué)渦旋陣列。該光束的相位分布和渦旋數(shù)目、位置等均可以沿著光束的二維曲線路徑進(jìn)行人為調(diào)控,結(jié)合全息復(fù)用技術(shù)產(chǎn)生了多種結(jié)構(gòu)同時存在的混合光學(xué)渦旋陣列。此外,將該技術(shù)擴(kuò)展到矢量模式,產(chǎn)生了具有不同偏振態(tài)分布的偏振渦旋陣列。數(shù)值仿真和實驗結(jié)果均證明了所提出的生成復(fù)雜結(jié)構(gòu)光學(xué)渦旋陣列的方法的性能,這對微粒捕獲等潛在應(yīng)用具有重要意義。基于矢量疊加技術(shù),通過共軸疊加兩束預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的矢量光束,研究了沿任意曲線結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧偏振奇點陣列的產(chǎn)生方法。由于每個基矢量光束具有方位角獨立可控的非均勻偏振分布,因此疊加基矢量光束會產(chǎn)生曲線結(jié)構(gòu)和奇點位置均可控的偏振奇點陣列光場。此外,通過疊加多個預(yù)設(shè)矢量光束曲線,產(chǎn)生了更為復(fù)雜的偏振奇點陣列結(jié)構(gòu),該方法對理解矢量光場的... 

【文章來源】：南京師范大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全息光束整形技術(shù)原理圖

光學(xué)圓環(huán)曲線的寬度由參數(shù)》調(diào)節(jié)，這個過程可以解釋為，通過??疊加多個不同半徑尺寸的單層曲線使其“變厚”。我們用所提出的方法來計算全??息圖，然后利用傅里葉變換來重建焦平面處的光場分布，數(shù)值模擬結(jié)果如圖２．２??所示。在圖２．２中，圓環(huán)的初始半徑辦＝０．１５ｍｍ，寬度因子Ｈ分別為１，４和８。??可以看出，當(dāng)》逐漸增大時，圓環(huán)曲線的寬度明顯增大。??門１??ＢＢＱＩ：??圖２．２相同初始半徑，不同寬度的圓環(huán)曲線的數(shù)值重建??利用上述寬度可控的改進(jìn)全息光束整形技術(shù)，通過共軸疊加兩束寬度不同的??光學(xué)曲線的思想，產(chǎn)生一種可調(diào)諧光學(xué)潤旋陣列結(jié)構(gòu)（Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ?Ａｒｒａｎｇｅｄ?Ｏｐｔｉｃａｌ??Ｖｏｒｔｅｘ?Ａｒｒａｙ，?ＣＡ－ＯＶＡ）。為了在傅里葉透鏡的焦場同時生成兩個共軸曲線光束，??入射光場復(fù)振幅的全息圖可由下式計算：??Ｅｌｏｌａ，?＝?Ｅ

我猓韶?歟煜囈峁溝墓庋?行?罅械牟??椒ㄑ芯浚崳?假設(shè)兩束相位分布相反的圓環(huán)曲線重疊，重疊區(qū)域會發(fā)生干涉，而非重疊區(qū)??域光強保持不變，從而在重疊區(qū)域產(chǎn)生沿環(huán)狀分布的黑洞。如圖２．３（ｃ）所示，干??涉圖樣的中心圓環(huán)半徑私＝（凡１＋兄２）／２＝（凡）ｉ＋ｉ？〇２＋Ａｃ／（ｎ－ｌ））／２。圓環(huán)上的黑洞數(shù)目??由疊加目１１兩個圓環(huán)分量的拓?fù)浜螖?shù)決定，＊＾／＝丨－４－４丨＝８。圖２．３（＾為疊加后光場的??相位分布，圖中每個黑色虛線圈出的區(qū)域的相位都是從０到２ｎ變化的，且位置??與圖２．３（ｃ）中黑洞位置對應(yīng)。因此，每一個消光的黑洞就是一個光學(xué)相位渦旋。??而產(chǎn)生相位渦旋的關(guān)鍵在于疊加前的兩束分量相位拓?fù)浜上喾�。渦旋光束和球面??波干涉產(chǎn)生的特殊干涉條紋可以進(jìn)一步說明每一個消光部分都是一個光學(xué)相位??渦旋［７７］，我們后續(xù)將通過數(shù)值模擬和光學(xué)實驗來證明。??■〇??＿＿＿ｌ??圖２．３焦平面上二維圓環(huán)曲線排列的光學(xué)渦旋陣列的數(shù)值重建結(jié)果??為了證明本章所研宄方法的靈活性，我們改變笛卡爾坐標(biāo)系下的二維曲線表??達(dá)式，進(jìn)一步生成了多種其他形狀的光學(xué)曲線。通過疊加相同寬度同一形狀的兩??束光學(xué)曲線，實現(xiàn)了沿任意曲線路徑排列的光學(xué)相位渦旋陣列的產(chǎn)生。表２．１列??出了不同形狀曲線（ｘ〇（〇

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Redistributing the energy flow of tightly focused ellipticity-variant vector optical fields[J]. XU-ZHEN GAO,YUE PAN,GUAN-LIN ZHANG,MENG-DAN ZHAO,ZHI-CHENG REN,CHEN-GHOU TU,YONG-NAN LI,HUI-TIAN WANG.  Photonics Research. 2017(06)
[2]Optical tug-of-war tweezers:shaping light for dynamic control of bacterial cells（Invited Paper）[J]. Joshua Lamstein,Anna Bezryadina,Daryl Preece,Joseph C.Chen,Zhigang Chen.  Chinese Optics Letters. 2017(03)
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博士論文
[1]全矢量光場的產(chǎn)生及其應(yīng)用[D]. 陳召忠.南京大學(xué) 2016



本文編號：3283529