【摘要】：完全相干光場(chǎng)與完全非相干光場(chǎng)只是部分相干光場(chǎng)的兩個(gè)極端情況,實(shí)際光場(chǎng)總是部分相干的。近年來,部分相干光場(chǎng)由于具有自修復(fù),自聚焦,自分裂等特殊性質(zhì),越來越受到人們關(guān)注。作為部分相干光場(chǎng)的重要參量之一,空間相干性描述了光場(chǎng)兩個(gè)點(diǎn)之間光振動(dòng)的關(guān)聯(lián)程度。如何測(cè)量空間相干性一直是部分相干光研究的重要課題之一,本文提出了一種基于空間調(diào)制器的橫向剪切干涉方法,用于測(cè)量光場(chǎng)的空間相干性。橫向剪切干涉裝置是一種利用物光波與其復(fù)制光波進(jìn)行干涉的自干涉裝置,并且物光波與復(fù)制光波之間有一個(gè)橫向的錯(cuò)位。橫向剪切干涉裝置一般用于測(cè)量相干光場(chǎng)的相位信息,事實(shí)上,借助于傅里葉變換條紋分析法,它還能測(cè)量部分相干光場(chǎng)的空間相干性。然而,傳統(tǒng)的橫向剪切干涉系統(tǒng)需要引入機(jī)械移動(dòng)實(shí)現(xiàn)物光波和其復(fù)制光波的橫向錯(cuò)位,因此會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的測(cè)量。為了克服上述缺陷,我們提出了一種基于4f系統(tǒng)和空間光調(diào)制器相結(jié)合的橫向剪切干涉系統(tǒng),可以便捷地測(cè)量不同間隔兩點(diǎn)間的光場(chǎng)相關(guān)性。在該系統(tǒng)中,位于4f系統(tǒng)輸入平面的衍射光柵將入射的待測(cè)光波分成多個(gè)衍射級(jí)次,空間濾波器通過其中的±1級(jí)次,從而得到兩個(gè)復(fù)制光波。在4f系統(tǒng)傅里葉平面上放置相位型空間光調(diào)制器,利用加載的復(fù)合閃耀光柵可以控制兩個(gè)復(fù)制光波的橫向錯(cuò)位,橫向錯(cuò)開的間距通過調(diào)節(jié)閃耀光柵的周期進(jìn)行控制。最后,通過對(duì)輸出平面上記錄的干涉圖進(jìn)行傅里葉變換條紋分析,我們就能得到待測(cè)光場(chǎng)的空間相干性分布。此外,通過改變空間光調(diào)制器上閃耀光柵的閃耀方向,我們的干涉裝置可以測(cè)量光場(chǎng)相干性沿不同方向的分布。該方法不僅能測(cè)出表達(dá)相干性量度的復(fù)相干度的絕對(duì)值(模)的分布,同時(shí)也獲得了復(fù)相干度的相位值。本文給出了利用該裝置分別測(cè)量具有圓對(duì)稱和非圓對(duì)稱光場(chǎng)的空間相干性實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與理論模擬數(shù)據(jù)基本一致,證明了該測(cè)量系統(tǒng)的可行性。相比傳統(tǒng)的橫向剪切干涉裝置,我們的裝置中橫向剪切量的調(diào)控基于電腦控制,沒有引入機(jī)械移動(dòng),因此相干性的測(cè)量更便捷并且測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。另外,我們提出的橫向剪切干涉系統(tǒng)是一種共光路的光學(xué)測(cè)量裝置,對(duì)環(huán)境的抗干擾性更強(qiáng),有利于測(cè)量方法的實(shí)用化。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O436.1
【圖文】：

干光場(chǎng)［１４－１８］。逡逑在光學(xué)成像中，用部分相干光束代替激光，可以有效降低雜散斑，提高成像逡逑質(zhì)量［２４，３５］。如圖２．２所示，相對(duì)于用激光光束成像，低相干性光束的成像質(zhì)量逡逑更好。逡逑＿■逡逑圖２．２光學(xué)成像圖（ａ）低相干性光束，（ｂ）寬帶激光，（ｃ：）窄帶激光的成像［３５］逡逑邐？邐？邐＾———￣？‘邋＋ｘ２逡逑Ｓ邐0＇逡逑二；Ｌ■丨邐ＢＳ邐Ｊａｇ，ｎｇ逡逑＾邋Ｕ邐Ｌｅｎｓ邐１邋／邐＾邋ＪＬ逡逑邐１邐—邋Ｃ＝３逡逑Ｐｓｅｕｃｋ＞－ｔｈｅｒｍａｌ邋Ｘｉ邐Ｓｃａｎｎｉｎｇ逡逑Ｓｏｕｒｃｅ逡逑圖２．邋３經(jīng)典的鬼成像實(shí)驗(yàn)光路圖［３７］逡逑經(jīng)典成像都是ｍ妾測(cè)量物體的光強(qiáng)，而“鬼成像”是基ｆ光強(qiáng)關(guān)聯(lián)的測(cè)量。逡逑早期，“鬼成像”是通過糾纏光子對(duì)來實(shí)現(xiàn)的［３６］。后來，如圖２．３，Ｖａｌｅｎｃｉａ等逡逑在實(shí)驗(yàn)中利用部分相干光束代替糾纏光子對(duì)實(shí)現(xiàn)丫經(jīng)典的“鬼成像”邋［３７］。逡逑ＩＩ逡逑

干光場(chǎng)［１４－１８］。逡逑在光學(xué)成像中，用部分相干光束代替激光，可以有效降低雜散斑，提高成像逡逑質(zhì)量［２４，３５］。如圖２．２所示，相對(duì)于用激光光束成像，低相干性光束的成像質(zhì)量逡逑更好。逡逑＿■逡逑圖２．２光學(xué)成像圖（ａ）低相干性光束，（ｂ）寬帶激光，（ｃ：）窄帶激光的成像［３５］逡逑邐？邐？邐＾———￣？‘邋＋ｘ２逡逑Ｓ邐0＇逡逑二；Ｌ■丨邐ＢＳ邐Ｊａｇ，ｎｇ逡逑＾邋Ｕ邐Ｌｅｎｓ邐１邋／邐＾邋ＪＬ逡逑邐１邐—邋Ｃ＝３逡逑Ｐｓｅｕｃｋ＞－ｔｈｅｒｍａｌ邋Ｘｉ邐Ｓｃａｎｎｉｎｇ逡逑Ｓｏｕｒｃｅ逡逑圖２．邋３經(jīng)典的鬼成像實(shí)驗(yàn)光路圖［３７］逡逑經(jīng)典成像都是ｍ妾測(cè)量物體的光強(qiáng)，而“鬼成像”是基ｆ光強(qiáng)關(guān)聯(lián)的測(cè)量。逡逑早期，“鬼成像”是通過糾纏光子對(duì)來實(shí)現(xiàn)的［３６］。后來，如圖２．３，Ｖａｌｅｎｃｉａ等逡逑在實(shí)驗(yàn)中利用部分相干光束代替糾纏光子對(duì)實(shí)現(xiàn)丫經(jīng)典的“鬼成像”邋［３７］。逡逑ＩＩ逡逑

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本文編號(hào)：2727015