發(fā)布時間：2022-01-06 22:13

　　隨著對光與物質(zhì)相互作用領(lǐng)域的深入研究,人們越來越重視對光場振幅、相位、偏振等參數(shù)的高效、精確調(diào)控,其中矢量光束因其特殊的非均勻偏振態(tài)分布特性逐漸成為該領(lǐng)域中的研究熱點。根據(jù)矢量光束產(chǎn)生位置的不同,我們可以將矢量光束生成方式分為腔內(nèi)生成與腔外生成兩種方式。通過腔內(nèi)方法產(chǎn)生的矢量光束能量轉(zhuǎn)化效率高,但模式單一固定,無法靈活改變;通過腔外方法,可以根據(jù)不同需求靈活、動態(tài)產(chǎn)生不同模式的矢量光束,但能量轉(zhuǎn)化效率低。本文就如何克服腔外生成方式中能量轉(zhuǎn)化效率低的弊端,如何在腔外生成方式中實現(xiàn)對矢量光場進(jìn)行振幅、相位、偏振的全矢量任意調(diào)控兩個方面,進(jìn)行了如下研究工作:首先,我們提出了兩種基于空間光調(diào)制器上分屏復(fù)用技術(shù)的矢量光束高效生成方案。第一種是利用側(cè)向位移分光棱鏡進(jìn)行分束、合束的離軸生成方法。該方法在保證光場調(diào)控自由度與調(diào)控穩(wěn)定性的前提下,通過優(yōu)化矢量光束生成中的分束、合束過程,實現(xiàn)了矢量光束的高效生成,生成效率達(dá)30%以上;第二種方法是利用偏振分光棱鏡的同軸生成方法。在該方法中,我們使用超高清GAEA-2新型相位型空間光調(diào)制器,其上共有3840x2160像素、單個像素尺寸3.84微米,可以對入射... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１柱對稱矢量光束的空間偏振分布圖

此時光束對粒子的作用就好比現(xiàn)實中用鑷子夾取小物體一般靈活、有效。早在??１９７０年Ａｓｈｉｋｉｉｉ等人在實驗中利用緊聚焦后的激光光束捕獲微小粒子［１９］，具體??捕獲粒子原理機(jī)制如圖１．３所示。在該物理系統(tǒng)中，緊聚焦后的光束會產(chǎn)生一個??光學(xué)勢阱，該勢阱具有很強的光強度梯度力，梯度力方向指向光強最強處。同時??光本身會對粒子有一定的輻射壓力（即散射力）作用，沿光束傳播的方向。考慮??上微粒樣品所處溶液環(huán)境所帶來的粘滯力等因素，強度梯度力占主導(dǎo)作用時粒子??將被捕獲并穩(wěn)定束縛在光學(xué)勢阱中。更進(jìn)一步來說，聚焦后光場的相位分布同時??也會作用于微粒上，提供光相位梯度力。該力沿焦場相位變化的方向，驅(qū)動粒子??在焦平面內(nèi)進(jìn)行運動。??Ｏｐｔｉｃａｌ??Ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ａ＾＇Ｓ??ｐｒｅｓｓｕｒｅ??ｄｏｍｉｎａｔｅｓ?Ｔ?個??／?Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ?－－??－??氣．?乂??、、＾、Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ???ｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??Ｇｒａｄｉｅｎｔ??ｄｏｍｉｎａｔｅｓ??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??圖１．３緊聚焦條件下形成的

己有的文獻(xiàn)中提到利用線偏振光、右旋圓偏振光等標(biāo)量光束來激發(fā)表面等離??激元，但激發(fā)效率與效果并未達(dá)到最佳；而采用徑向偏振光激發(fā)具有軸對稱性質(zhì)??的金屬／介質(zhì)結(jié)構(gòu)從而獲得了表面等離激元的最佳激發(fā)效果。圖１．４表示的是２０１３??年深圳大學(xué)袁小聰教授課題組在緊聚焦條件下將徑向偏振光入射到金／玻璃結(jié)構(gòu)，??在金表面成功激發(fā)了表面等離激元場并完成了相關(guān)光學(xué)微操縱實驗［２３］。句－般??意義上的光學(xué)微操縱相比，利用徑向偏振光入射激發(fā)得到的表面等離激元光鑷激??發(fā)效率高，局域光強梯度更大，對目標(biāo)粒子具有更好的俘獲與束縛作用。??綜上所述，矢量光束在眾多領(lǐng)域中發(fā)揮了不可替代的重要作用，其生成類型??的多樣性與生成方式的高效性必然受到越來越多的關(guān)注與重視，本文也將從這兩??方面進(jìn)行展開論述。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Highly efficient generation of arbitrary vector beams with tunable polarization,phase, and amplitude[J]. SHENG LIU,SHUXIA QI,YI ZHANG,PENG LI,DONGJING WU,LEI HAN,JIANLIN ZHAO.  Photonics Research. 2018(04)



本文編號：3573259