自1979年艾里光束首次被提出至今,由于其具有自修復、自彎曲、無衍射三大光學奇異特性,引起了眾多研究學者的高度關注。該光束在超分辨成像、微粒操縱、光子彈以及生物醫(yī)療等領域具有廣泛的應用前景。渦旋光束具有螺旋形的相位波前,渦旋中心是一個暗核,該位置的光強為零。渦旋光束攜帶軌道角動量,基于這一特性,渦旋光束可應用于光通信、微粒旋轉(zhuǎn)、信息編碼等領域。艾里光束與渦旋光束都有其奇異的光學性質(zhì),本文提出一種具有自聚焦特性并且攜帶軌道角動量的環(huán)形陣列艾里渦旋光束。在激光醫(yī)療上,傳統(tǒng)的光鑷技術將普通的高斯光束進行高度聚焦,具有非接觸、無機械損傷等優(yōu)點。但是高斯光束在聚焦過程中會對正常細胞產(chǎn)生熱損傷,因此到達病變細胞前,需要保持低能量傳播。而由環(huán)形陣列艾里渦旋光束形成的自聚焦光束在聚焦前維持在一個比較低的光強值,到達聚焦的位置后,其光強迅速增大�；谶@種性質(zhì),該光束在激光醫(yī)學治療、激光燒灼等領域具有重要的意義。本文的主要研究工作如下:首先,分別研究艾里光束和渦旋光束理論,并研究各自的光學奇異特性。然后,將多個二維艾里光束進行環(huán)形分布排列,形成環(huán)形艾里光束陣列,由于組成該陣列的每個艾里光束均具有自彎曲特性...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1一維無限能量艾里光束(a)無限能量艾里光束傳輸模擬圖；(b)無限能量艾里光束光強曲線分布圖

2艾里光束的基本理論及其性質(zhì)論6其中，為電場包絡；0s=x/x為無量綱的橫向坐標；0x是任意的橫向尺度；20=z/Kx為歸一化的傳輸距離；0K=2πn/代表光波的波數(shù)。傍軸波動方程與Schrdinger方程在形式上十分相似，因此在理論上，方程(2.3)也有如下的艾里波包解[2]：....

圖2.2不同衰減系數(shù)情況下一維有限能量艾里光束的傳播模擬圖

2艾里光束的基本理論及其性質(zhì)論7(s,=0)=Ai(s)exp(s)(2.6)其中，為衰減系數(shù)，且滿足0＜1，在上述限制條件下求解，得到一維有限能量的艾里波包解，其表達式如下[2]：2322(,)[()]exp()221222iiissAisis=+++(2.7)根據(jù)式(2.7)....

圖2.3二維艾里光束(a)無限能量二維艾里光束(=0)；(b)有限能量二維艾里光(=0.05)

2艾里光束的基本理論及其性質(zhì)論9圖2.3二維艾里光束(a)無限能量二維艾里光束(=0)；(b)有限能量二維艾里光(=0.05)圖2.4(a)-(c)展示的是加入衰減因子=0.05的有限能量艾里光束傳播位置分別在=048、、時的光場分布，從圖中我們可以看到：二維艾里光束在Sx-Sy....

圖2.4有限能量二維艾里光束傳播圖(=0.05)

2艾里光束的基本理論及其性質(zhì)論9圖2.3二維艾里光束(a)無限能量二維艾里光束(=0)；(b)有限能量二維艾里光(=0.05)圖2.4(a)-(c)展示的是加入衰減因子=0.05的有限能量艾里光束傳播位置分別在=048、、時的光場分布，從圖中我們可以看到：二維艾里光束在Sx-Sy....

本文編號：3919441