隨著對于光學(xué)認知的不斷加深,如何以一種更加靈活有效的方式操控光場正逐漸成為一個新的研究熱點。作為光的兩個基本屬性,振幅和相位在光場的空域調(diào)控中已經(jīng)得到了充分的研究和利用。而偏振態(tài)作為描述光矢量性質(zhì)的另一個重要參量,直到矢量光束的概念提出以后才得到足夠的關(guān)注。所謂矢量光束實際上就是一種在光束截面上具有非均勻偏振態(tài)（states of polarization,So Ps）分布的結(jié)構(gòu)化光場,因此和傳統(tǒng)的標量光束（即均勻偏振光場,包括線偏振、圓偏振和橢圓偏振光）相比具有許多獨特的性質(zhì)。尤其是在緊聚焦條件下,聚焦場的空間分布極大地依賴于入射偏振。矢量光束豐富多變的So Ps可以為高度局域聚焦電磁場的定制提供更加靈活的自由度,也因此產(chǎn)生更多擁有巨大應(yīng)用潛力的新穎現(xiàn)象。作為另一種結(jié)構(gòu)化光場,渦旋光束由于具有空間變化的相位分布和確定的光子軌道角動量,近年來同樣引起了科研人員的廣泛關(guān)注。通過結(jié)合兩種新型光場的結(jié)構(gòu)特點,本論文圍繞矢量渦旋光束的聚焦調(diào)控以及聚焦光場在光鑷中的應(yīng)用進行了系統(tǒng)的理論研究。具體研究內(nèi)容如下:1.通過推導(dǎo)一束線偏振平面波入射時對應(yīng)的聚焦電磁場表達式,對本論文的研究基礎(chǔ)Richar... 

【文章來源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾種標量光束和矢量光束對應(yīng)的偏振及強度分布

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論3（orbitalangularmomentum，OAM）。1992年，Allen等人首次證明了具有螺旋相位因子exp(ilφ)的渦旋光束，對應(yīng)每個光子都將攜帶大小為l的OAM[17]。這種新的角動量形式不僅獨立于光子的自旋角動量（spinangularmomentum，SAM），并且可以比SAM大得多[18]。圖1.2渦旋光束的波前、相位及強度分布Fig.1.2Wavefront,phase,andintensitydistributionsofvortexbeams

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論5力總是沿著光束的傳播方向，其效果是將顆粒沿著光軸推離聚焦區(qū)域，這部分力對應(yīng)光的輻射壓力，或者稱為散射力。顯然，要想實現(xiàn)顆粒穩(wěn)定的三維捕獲，還必須提供一個和光束傳播方向相反的作用力來平衡軸向散射力，這一部分力稱為梯度力，主要是由顆粒對光的折射作用引起的。在這里，我們可以借助幾何光學(xué)模型來闡明梯度力的作用。假設(shè)有一個均勻透明的介質(zhì)小球（dλ）位于高斯分布的非均勻聚焦光場中，并且小球的折射率高于背景介質(zhì)的折射率。如圖1.3（a）所示，當小球的重心位于幾何焦點（擁有最大強度）的正下方時，入射光線1和2在經(jīng)過小球的多次折射后，對應(yīng)出射光線的傳播方向相對于入射光線更加趨向于光軸。如果不考慮此時對光的反射作用，那么光線的軸向動量就會增加，因此小球會相應(yīng)地受到一個指向光軸負方向的作用力，這就是軸向梯度力的由來。同理，如圖1.3（b）所示，當小球的重心位于幾何焦點的正上方時，入射光線1和2在經(jīng)過小球的多次折射后，對應(yīng)出射光線的傳播方向相對于入射光線更加遠離光軸，導(dǎo)致光線的軸向動量減弱，進而小球會受到一個指向光軸正方向的作用力。特殊的，當小球的重心和幾何焦點存在一定的橫向位移時，如圖1.3（c）所示，由于小球左右兩側(cè)的強度分布不均勻，小球會受到一個指向光軸的作用力，即橫向梯度力。圖1.3在光鑷系統(tǒng)中作用在高折射率透明小球上的梯度力示意圖Fig.1.3Theschematicofthegradientforcesactingonatransparentsmallspherewithhigherrefractiveindexthanambientinopticaltweezers.

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Enhancing plasmonic trapping with a perfect radially polarized beam[J]. XIANYOU WANG,YUQUAN ZHANG,YANMENG DAI,CHANGJUN MIN,XIAOCONG YUAN.  Photonics Research. 2018(09)



本文編號：3509384