發(fā)布時(shí)間：2021-09-06 22:23

　　隨著激光技術(shù)應(yīng)用的不斷深入,光束波前調(diào)控技術(shù)在光學(xué)微操控、顯微成像及微納結(jié)構(gòu)加工領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文以波前的多維度調(diào)控為主線,系統(tǒng)論述了通過(guò)振幅、相位、頻譜和偏振等自由度下的調(diào)控,重點(diǎn)研究了特殊模式的光束生成方法和空間傳輸性質(zhì)等關(guān)鍵問(wèn)題,以及在不同領(lǐng)域中的研究進(jìn)展和應(yīng)用。然后,在基于高性能和轉(zhuǎn)換頻率的數(shù)字空間光調(diào)制器工作基礎(chǔ)上,運(yùn)用不同算法的全息術(shù)制備了具有不同特征和空間結(jié)構(gòu)的新型光束,并研究了這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)光束在空間中傳播時(shí)表現(xiàn)的特殊性質(zhì),這些研究工作為復(fù)雜光場(chǎng)的波前調(diào)控技術(shù)在不同領(lǐng)域里的應(yīng)用與發(fā)展奠定了扎實(shí)的研究基礎(chǔ)。特別是,光在動(dòng)物組織等強(qiáng)散射介質(zhì)中傳播時(shí),其波前信息由于組織中細(xì)胞的無(wú)序運(yùn)動(dòng)而被隨機(jī)打亂,嚴(yán)重限制了相干光學(xué)的進(jìn)一步應(yīng)用;尤其是在生物醫(yī)學(xué)光學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中,散射效應(yīng)嚴(yán)重限制了顯微成像與微操縱的質(zhì)量和深度,使得難以在深度活體組織中進(jìn)行有效的檢測(cè)和診斷。因此,調(diào)控光束在散射介質(zhì)中的傳輸是生物光學(xué)等領(lǐng)域的重要課題。針對(duì)這一光學(xué)里的難題,本論文運(yùn)用波前調(diào)制手段來(lái)對(duì)光在散射介質(zhì)中的傳播得以有效調(diào)控并實(shí)現(xiàn)了光在散射介質(zhì)中有效聚焦。具體研究?jī)?nèi)容和取得的進(jìn)展如下:1.系統(tǒng)地論... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１運(yùn)用傳統(tǒng)衍射光學(xué)元件制備渦旋光束［８，?９］．??

計(jì)算的空間光調(diào)制器更加方便靈活，尤其是在動(dòng)態(tài)光場(chǎng)調(diào)控中需要的可擦寫能力。??提前通過(guò)算法來(lái)計(jì)算相位圖或全息圖，就可以實(shí)現(xiàn)任意空間結(jié)構(gòu)的光束生成及調(diào)??控，如圖１．２所示。??鏡子＇３＾—一＇．．＾?＇八鏡子切叫??圖１．２液晶空間光調(diào)制器（ＬＣ－ＳＬＭ）和數(shù)字微鏡設(shè)備ＤＭＤ示意圖【１６１．??在空間光調(diào)制器當(dāng)中，液晶空間光調(diào)制器（Ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌ－ｓｐａｔｉａｌ?ｌｉｇｈｔ?ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，??ＬＣ－ＳＬＭ）是一種實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制的器件；它通過(guò)扭曲向列液晶的雙折射效應(yīng)，當(dāng)不??同位置的光通過(guò)液晶層后，會(huì)產(chǎn)生不同的光程差，從而實(shí)現(xiàn)相位的調(diào)制。??除了相位型的液晶空間光調(diào)制其之外，還有另外一種振幅型的空間光調(diào)制器??—數(shù)字微鏡器件ＤＭＤ?（Ｄｉｇｉｔａｌ?ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ?ｄｅｖｉｃｅ）。ＤＭＤ是一種錯(cuò)制反射微鏡片??陣列，其由百萬(wàn)個(gè)排列有序的微米量級(jí)的微鏡片集成到內(nèi)存芯片上；微鏡機(jī)械部??件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)生改變，隨之引起光信號(hào)的改變。微鏡可以沿著自??身對(duì)角線兩側(cè)偏轉(zhuǎn)，因此可被視作一種二值化的光開關(guān)［１４，?１５］。??３??

圖１．３反映的是ＤＭＤ的工作原理、結(jié)構(gòu)和功能示意圖，ＤＭＤ輸入的字符，輸出則是光學(xué)字符，是一種光電機(jī)械相結(jié)合的器件；ＤＭＤ上的都是互相獨(dú)立的，數(shù)字微鏡角度在電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下能夠迅速改變，當(dāng)Ｄ電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)時(shí)，微鏡片就會(huì)偏轉(zhuǎn)１２°，然后改變?nèi)肷涔獾姆瓷浞较颍涞郊榷ǖ姆较�。無(wú)電信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，微鏡則會(huì)偏轉(zhuǎn)－１２°，可理解微鏡為處于開狀態(tài)下的微鏡片將光線投射到目標(biāo)光路上，而“關(guān)”狀態(tài)下的微鏡被吸收器處理。１和０光學(xué)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向的狀態(tài)；因此Ｄ以作為投影儀，加載全息圖時(shí)的ＤＭＤ也可被認(rèn)為一種反射型光柵元件ＤＭＤ是一種能夠?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，最終達(dá)到光學(xué)處理功能的數(shù)相較于ＬＣ－ＳＬＭ，ＤＭＤ最主要的優(yōu)勢(shì)在于它的快速反應(yīng)能力；尤其是控技術(shù)用以克服動(dòng)物活體組織的強(qiáng)散射問(wèn)題時(shí)，我們需要在呼吸和血液，運(yùn)用ＤＭＤ快速地實(shí)現(xiàn)波前調(diào)控。??在本文中，我們基于ＤＭＤ對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)光束進(jìn)行制備及對(duì)在空間中的傳行了研究。除了以上介紹的傳統(tǒng)的光場(chǎng)調(diào)制器件和方法，近幾年來(lái)得益工技術(shù)發(fā)展，一種新穎的光學(xué)調(diào)控器件一超表面材料被廣發(fā)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)一


本文編號(hào)：3388284