光學渦旋具有特殊相位分布、螺旋型的波前并攜帶軌道角動量,使其在光學微操縱、光通信等眾多領域得到廣泛運用。渦旋陣列光場是指多個渦旋光束按不同排列方式形成的特定渦旋結構,陣列光場可以提供各種功能的光阱,渦旋陣列光場具有多個相位奇點,不僅能增強信息傳輸容量,還能在光鑷中增加微粒捕獲和觀察的數(shù)量。渦旋光束應用于光鑷不僅可以提高對微粒的俘獲效率,而且所攜帶的軌道角動量可以傳遞給吸收性的微粒并驅動微粒旋轉,廣泛應用于生物醫(yī)學、材料科學以及原子物理等領域。啁啾光柵是指光柵周期不均勻的光柵,啁啾布拉格光柵有著高效頻譜響應和很強的色散能力,在超短脈沖壓縮與展寬等領域有著廣闊的應用前景。本論文主要的研究內容如下:1.由多個單渦旋光束按不同排列方式生成多種渦旋陣列光場,呈線性排列分布、矩形排列、徑向排列分布。這種渦旋陣列光場的排列方式,陣列單元的數(shù)目,相鄰渦旋光束之間的距離、夾角,還有每個渦旋的坐標位置和拓撲荷數(shù)都根據(jù)實驗的需求靈活設計,并通過實驗獲得渦旋陣列光場,實驗裝置簡單容易操作。2.利用對稱分布同一個圓上的六束平面波,初始相位構成完整渦旋相位,整體渦旋相位取不同拓撲荷時,六束平面相干涉生成多種形式的... 

【文章來源】：山東師范大學山東省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同拓撲荷值的渦旋光束，(a)螺旋形波前；(b)相位；(c)光強

山東師范大學碩士畢業(yè)論文51.3理論基礎1.3.1拉蓋爾高斯光束LG渦旋光束是比較常用的渦旋光束，LG光束表達式：22221222!122exp()exp()()!()()()()expexp(21)tan()2()lllppRRprrrLGLilplwzwzwzwzikrzziplzzzφπ=++++（1.2）式中z是傳播距離，p和l是徑向指數(shù)和拓撲荷數(shù)，r,φ,z是柱坐標參數(shù)；0是束腰半徑，20()1()Rzwzwz=+是光斑大小參數(shù)；20Rwzπλ=是瑞利半徑；2kπλ=是波數(shù)；(21)tan1()Rzplz=++是古伊（gouy）相位。||與拉蓋爾多項式相關()(1)()lllplpldLxLxdx+=。圖1-2徑向指數(shù)p=0,拓撲荷l不同的0光束的光強和相位分布。(a)和(d)01；(b)和(e)02;(c)和(f)03。

6圖1-3拓撲荷數(shù)l=1,徑向指數(shù)不同的1光束的光強和相位分布。(a)和(d)1；(a)和(d)2；(a)和(d)3。在徑向指數(shù)P=0情況下，從圖1-2中看出，拓撲荷數(shù)l越大，中心暗斑越大，光束亮環(huán)半徑也越大。從圖1-3所示的LG渦旋光束光強分布看出，亮光環(huán)個數(shù)隨徑向指數(shù)p的增大而增多，11徑向指數(shù)為1有2個亮光環(huán)，12徑向指數(shù)為2有3個亮光環(huán)，13徑向指數(shù)為3有4個亮光環(huán)。當徑向指數(shù)p相同時，拓撲荷數(shù)l越大，LG渦旋光束中心亮環(huán)直徑也越大。拓撲荷數(shù)l相同時，徑向指數(shù)p的越大，LG渦旋光束光環(huán)直徑越大，亮光環(huán)的個數(shù)也越多，光環(huán)的數(shù)量為P+1,光環(huán)的亮度越往外越暗；1.3.2完美渦旋渦旋光束暗中空的亮環(huán)半徑與拓撲荷數(shù)成正比，拓撲荷數(shù)越大亮環(huán)的半徑也越大，這個特性使得渦旋光束應用光纖傳輸時，多個不同軌道角動量耦合受到限制。為了克服傳統(tǒng)渦旋光束的限制，Ostrovsky等引入了完美渦旋的概念[60]，即渦旋光束亮環(huán)半徑不隨拓撲荷數(shù)變化而改變。Vaity等通過貝塞爾光束進行傅里葉變換得到完美渦旋光束[61]。在柱坐標系統(tǒng)(ρ,φ,z)，理想貝塞爾光束的光場表達式：(,,)()exp()lrzEρφz=Jkρilφ+ikz(1.3)其中第一類l階貝塞爾函數(shù)，l為渦旋光束的拓撲荷數(shù)，和分別為光束在徑向和傳播方向的波矢量分量,222rzkkkπλ=+=。山東師范大學碩士畢業(yè)論文


本文編號：3282179