【摘要】：該學(xué)位論文主要根據(jù)近軸傳輸理論,通過數(shù)值分析研究了具有不同偏振特性的螺旋貝塞爾光束的產(chǎn)生和在自由空間中的傳輸特性;及徑向偏振螺旋貝塞爾光束在部分相干的情況下其在自由空間中的傳輸特性,主要研究?jī)?nèi)容包括:1.將螺旋貝塞爾光束與角向偏振特性相結(jié)合,研究了角向偏振螺旋貝塞爾光束的傳輸特性。理論上基于Collins公式,導(dǎo)出角向偏振螺旋貝塞爾光束的在自由空間中的傳輸公式。利用MATLAB對(duì)其截面光強(qiáng)分布進(jìn)行模擬計(jì)算,并計(jì)算出光束能夠穩(wěn)定傳輸?shù)膮^(qū)域。結(jié)果表明:角向偏振螺旋貝塞爾光束在一定傳輸區(qū)域內(nèi)進(jìn)行傳輸時(shí),是以空心光束的形式繞光軸做離軸螺旋傳輸,并且光束的發(fā)散角為零,另外在傳輸過程中一直保持著角向偏振特性。這兩點(diǎn)驗(yàn)證該光束的離軸螺旋傳輸特性和無衍射特性。除了研究角向偏振螺旋貝塞爾光束的傳輸特性之外。還討論了光束的暗核位置對(duì)偏振特性的影響,發(fā)現(xiàn)該光束的偏振態(tài)會(huì)隨著暗核位置的移動(dòng)而發(fā)生整體偏移。2.研究了徑向偏振螺旋貝塞爾光束在自由空間中的傳輸特性,及其自重建特性。理論上利用廣義惠更斯-菲涅爾衍射理論,得到了在自由空間中傳輸時(shí),徑向偏振螺旋貝塞爾光束的光場(chǎng)表達(dá)式,代入MATLAB中對(duì)其光強(qiáng)分布,偏振態(tài)變化和通過扇形障礙物后的光強(qiáng)分布進(jìn)行了模擬計(jì)算。通過理論分析和數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn):徑向偏振螺旋貝塞爾光束在自由空間傳輸時(shí),在一定傳輸區(qū)域內(nèi),光束以空心光束的形態(tài)繞光軸做離軸螺旋傳輸,光束的發(fā)散角為零并一直保持著徑向偏振的特性,這一點(diǎn)與角向偏振螺旋貝塞爾光束相類似;在徑向偏振螺旋貝塞爾光束通過扇形障礙物后,該光束依然保持離軸螺旋傳輸特性,隨著傳輸距離的增加,原本在遮擋區(qū)域消失的能量,會(huì)被逐漸衍射至障礙物遮擋區(qū)域的相反位置,而原本遮擋區(qū)域的光斑恢復(fù),驗(yàn)證了光束的自重建特性。3.首次將螺旋貝塞爾光束與徑向偏振特性和部分相干特性相結(jié)合,基于交叉譜密度以及相干偏振統(tǒng)一理論,導(dǎo)出徑向偏振部分相干螺旋貝塞爾光束的光場(chǎng)表達(dá)式,研究了該光束的傳輸特性。通過理論分析和數(shù)值計(jì)算可知,徑向偏振部分相干螺旋貝塞爾光束在自由空間中傳輸時(shí),在一定傳輸距離內(nèi),光束是以螺旋路徑進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｔ趥鬏斶^程中,光束由螺旋空心光束逐漸演變?yōu)槁菪咚构馐?相干長(zhǎng)度越大,這一過程所需的傳輸距離也越遠(yuǎn)。該光束的偏振角和偏振度的分布與螺旋半徑和傳輸距離有關(guān),同時(shí),相干長(zhǎng)度還會(huì)影響偏振度的分布,光束的偏振度分布會(huì)隨著暗核的移動(dòng)而發(fā)生整體的偏移。然而,相干長(zhǎng)度,傳輸距離和螺旋半徑并不會(huì)影響光束的橢圓偏振率的分布。本學(xué)位論文的研究成果對(duì)冷原子引導(dǎo),光學(xué)微操作等方面具有指導(dǎo)意義,并且擴(kuò)展了無衍射貝塞爾光束的研究。
【圖文】：

螺旋貝塞爾光束傳輸路徑示意圖

(a)螺旋軸棱錐示意圖(b)用于替代螺旋軸棱錐的全息圖
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O436

【參考文獻(xiàn)】

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