徑向偏振光束偏振分布的旋轉(zhuǎn)對稱性,使其在激光加工、光學(xué)顯微、粒子捕獲、等離激元、激光加速等應(yīng)用領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。本文針對矢量偏振諧振腔產(chǎn)生高功率徑向偏振光進行了理論和試驗研究。主要的研究內(nèi)容如下:(1)研究了矢量偏振光學(xué)的數(shù)值計算理論,包括偏振光學(xué)的矩陣理論(瓊斯矢量、瓊斯矩陣、斯托克斯參數(shù)、米勒矩陣等)、矢量偏振光束的表征以及矢量光場的衍射積分理論,為偏振光學(xué)及偏振敏感諧振腔的數(shù)值計算打下了理論基礎(chǔ)。(2)研究了偏振敏感諧振腔本征模式的計算方法。基于瓊斯矢量理論,提出了用于偏振敏感諧振腔本征模式計算的矢量Fox-Li迭代法和矢量特征向量法。與矢量Fox-Li迭代法相比,矢量特征向量法可以一次求解偏振敏感諧振腔內(nèi)的多個本征模式,包括標量模式和矢量模式。(3)研究了球面矢量偏振諧振腔的模式特性。采用矢量特征向量法研究了球面矢量偏振諧振腔的偏振參數(shù)、菲涅爾數(shù)和幾何參數(shù)對腔內(nèi)模式選擇和模場分布的影響。得出了要在球面矢量偏振半共焦腔內(nèi)獲得最低階矢量偏振模式,需要偏振器件的TM和TE偏振反射系數(shù)差大于0.0225、諧振腔的菲涅爾數(shù)取值在2².5范圍的結(jié)論。然后,設(shè)計了矢量...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-2相干疊加得到(a)角向或(b)徑向偏振光的原理圖

(a)(b)圖1-1零階矢量拉蓋爾高斯光束：(a)角向偏振模式，(b)徑向偏振模式作特殊說明，本論文中所提到的徑向和角向偏振模式特指零階徑向如圖1-1所示，徑向和角向偏振模式的偏振分布均具有旋轉(zhuǎn)對稱性在偏振“奇點”[1]，徑向和角向偏振模式表現(xiàn)為中心光強為零的“環(huán)狀式(....

圖1-4碳鋼對TE偏振和TM偏振CO2激光的吸收率與入射角的關(guān)系曲線

圖1-3半波片實現(xiàn)徑向偏振和角向偏振轉(zhuǎn)換的原理圖偏振光的應(yīng)用束偏振分布的旋轉(zhuǎn)對稱性，使其在激光加工、光學(xué)加速等應(yīng)用領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢，下面將分別進行接等激光加工領(lǐng)域，材料對激光的吸收率對激光加工來說，特定的材料對激光的吸收率主要與激光波長圖1-4所示，為碳鋼對TE偏振....

圖1-6不同偏振態(tài)飛秒激光在硅表面形成的微結(jié)構(gòu)：(a)線偏光，(b)徑向偏振光，(c)角向偏振光徑向偏振光具有旋轉(zhuǎn)對稱的偏振分布，在強聚焦時表現(xiàn)出與普通的線偏光或圓偏

2m/min3m/min4m/min8m/min14m/min18m/min圖1-5不同焊接速度下，不同偏振光的焊接質(zhì)量在微納制造領(lǐng)域，徑向偏振光還被用于條紋微結(jié)構(gòu)的加工。采鎳、銀、硅等材料時，由于材料對飛秒徑向偏振光的不均勻吸會在材料表面形成相應(yīng)的微結(jié)構(gòu)[10-....

圖1-7光場強聚焦光線追蹤模型，(a)線偏振光，(b)徑向偏振光徑向偏振光的強聚焦特性還可以用于高分辨光學(xué)成像，如共焦光學(xué)顯微鏡、雙光

所以經(jīng)大數(shù)值孔徑透鏡聚焦后，在平行于光軸的任意平面內(nèi)，會形成較強的縱向場分布，如圖1-7(b)所示。隨后，R.Dorn等人通過實驗證明，徑向偏振光經(jīng)大數(shù)值孔徑聚焦系統(tǒng)的強聚焦后，可以突破傳統(tǒng)光學(xué)的衍射極限[15]，得到的聚焦光斑尺寸可以達到20.161，而線偏振光在相同條....

本文編號：3894484