發(fā)布時間：2021-02-14 07:55

　　渦旋光束是一類具有螺旋形波前結(jié)構(gòu)的光束,光束在傳播的過程中光強呈現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu),中心區(qū)域是尺寸較小的暗核,這一性質(zhì)使其在對微粒進行操控時沒有加熱損傷效應(yīng)。此外,渦旋光束還在向前傳播的過程中攜帶著軌道角動量。這些獨特的性質(zhì)使渦旋光束在粒子操控、光通信等眾多領(lǐng)域中都具有重要的研究價值。近年來發(fā)展起來的產(chǎn)生渦旋光束的方法主要有幾何模式轉(zhuǎn)換法、液晶空間光調(diào)制法、計算全息法和螺旋相位板法等。隨著對其研究的不斷深入,越來越多的具有奇特性質(zhì)的渦旋光束也接連出現(xiàn)。本文的主要內(nèi)容是針對如何產(chǎn)生大焦深渦旋光束及其應(yīng)用領(lǐng)域進行了詳細的研究。論文的主要內(nèi)容如下:1.首先介紹了渦旋光束的研究背景和意義,然后介紹了如何產(chǎn)生渦旋光束以及可能的應(yīng)用領(lǐng)域。然后描述了渦旋光束的基本理論以及本課題研究中所使用的標量衍射理論,這將作為本篇論文模擬部分的理論支撐。接下來介紹了菲涅爾波帶片和螺旋波帶片的設(shè)計原理以及衍射特性等。2.螺旋變面積波帶片,首先介紹了變面積波帶片的設(shè)計方法及其衍射模式,然后將其與螺旋相位結(jié)合用于產(chǎn)生大焦深渦旋光束,用MATLAB模擬了它的衍射性質(zhì),并用空間光調(diào)制器（Spatial Light Modulato... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

計算機生成的全息光柵圖

分別為1和5的渦旋場。圖1.1 計算機生成的全息光柵圖如圖1.2所示，把MATLAB程序生成的全息圖制成實物，搭建實驗測試光路進行相應(yīng)的實驗，即可獲得渦旋光束。激光器輸出的激光光束先經(jīng)過全息光柵調(diào)制再由透鏡聚焦，最后由圖像傳感器CCD記錄不同位置處的光強分布。圖像傳感器CCD前添加濾波裝置是為了防止入射到實驗中使用的CCD上的光由于功率過大而對CCD產(chǎn)生傷害。用計算全息法可以通過靈活地設(shè)計計算機程序便捷地制作不同階數(shù)的全息光柵，從而用以產(chǎn)生不同階數(shù)的渦旋光束。然而因為該方法的衍射效率較低，所以只適合產(chǎn)生階數(shù)比較低的渦旋光。此外，在應(yīng)用到全息成像時，儀器的分辨率對產(chǎn)生渦旋光束也有一定影響。圖1.2 計?

經(jīng)過空間光調(diào)制器調(diào)制后的光束用圖像傳感器CCD記錄。需要注意的是，對于反射式的空間光調(diào)制器，為了避免經(jīng)過調(diào)制所產(chǎn)生的渦旋光被未經(jīng)空間光調(diào)制器調(diào)制直接反射的光干擾，如圖1.3（b）所示，需要在螺旋相位結(jié)構(gòu)上疊加閃耀光柵相位使這兩束光偏離。通過借助空間光調(diào)制器可以更加方便地產(chǎn)生渦旋光束，然而它的缺點也是效率較低，此外，為了防止空間光調(diào)制器內(nèi)的液晶分子被破壞，入射到空間光調(diào)制器上的光功率不能太大[26]。圖1.3（a）空間光調(diào)制器法實驗光路示意圖;（b）掩模合成過程圖1.2.3 螺旋相位板法螺旋相位板，是一種可以改變光束相位分布的衍射光學(xué)元件，它的透過率函數(shù)形式中包含exp(ip )，其中p代表拓撲荷， 代表方位角。入射到相位板不同位置的激光會因為厚度的差異而產(chǎn)生不同的光程差，引起相位的不同改變[26]。通過一束平面波照射螺旋相位板來產(chǎn)生渦旋光束被認為是產(chǎn)生渦旋光束最直接的途徑[28]。當(dāng)一束平面波被螺旋相位板調(diào)制后就會具有螺旋位相分布

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于螺旋相位板的渦旋光束的產(chǎn)生與干涉[J]. 郭苗軍,曾軍,李晉紅.  激光與光電子學(xué)進展. 2016(09)
[2]螺旋型波帶片聚焦特性研究[J]. 易濤,楊國洪,韋敏習(xí),劉慎業(yè),朱效立,謝常青.  光學(xué)學(xué)報. 2012(07)
[3]基于折/衍混合原理的長焦深成像物鏡消色差方法[J]. 張慧,丁雪梅,譚久彬.  光學(xué)精密工程. 2008(10)
[4]“孔雀眼”波帶片的長焦深特性研究[J]. 楊靜,高峰,謝世偉,肖嘯,杜驚雷.  激光技術(shù). 2003(03)

碩士論文
[1]基于分形螺旋波帶片產(chǎn)生多焦點渦旋光束的研究[D]. 吉子雯.鄭州大學(xué) 2018
[2]渦旋光束的特性研究[D]. 陳志婷.燕山大學(xué) 2013



本文編號：3033375