阵列关联激光调控及传输特性研究

论文摘要

近些年来,随着人们对激光的技术要求越来越高,光场调控逐渐成为了激光领域的热点。光场自由度调控主要包括相干、偏振以及相位等。其中,相干结构的调控以及其与其它自由度间的耦合机理近年来受到了广泛关注和研究。越来越多研究表明,调控新型部分相干光束在自由光通信、光镊技术、光学成像、数据存储等领域具有重要应用。此外,多自由度复杂空间结构光场由于其重要的物理意义以及广泛的应用价值受到极大关注。基于此,本文主要开展光场相干结构的调控,以及拓展引入偏振和相位等自由度,研究新型结构光场各自由度间的内在关联、发掘新颖的调控传输特性、探索复杂结构光束的精确表征和操控。研究表明余弦高斯关联是一种特殊的阵列关联,我们证明了余弦高斯关联径向偏振光束可以携带扭曲相位。进一步深入研究了扭曲余弦高斯关联径向偏振光束聚焦过程中各统计参量的演变特点,分析了相干结构和扭曲相位对光束各统计参量的影响。研究了多色扭曲余弦高斯关联径向偏振光束在聚焦过程中发生光谱频移特性。结果表明携带扭曲相位的光束在传输过程中,其光强分布、相干度分布以及偏振态分布会发生旋转。光谱频移与相干结构以及扭曲相位密切相关。最后对部分相干光加载涡旋相位,然后在满足关联结构非负的情况下我们对光束的关联结构进行设计得到了阵列高斯关联涡旋光束,通过柯林斯积分公式研究了光束的聚焦传输特性,分析初始场和焦平面处光束的光强分布和相干度分布,研究发现可以通过调控初始场的相干结构,实现对焦平面处的光强分布的可控操控,得到了可调节的矩形阵列和径向阵列的涡旋光束。本文研究表明,通过对相干结构、偏振以及相位的复合精确操控,可以定量设计复杂结构光场,研究结果不仅具有拓展丰富了光学基础理论,而且新颖结构光场调控在一些领域如自由光通信、微粒操控,光学成像、激光加工和激光雷达等领域都具有重要应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 部分相干光概述
•   1.2 部分相干涡旋光束
•   1.3 部分相干扭曲光束
•   1.4 径向偏振光束
•   1.5 部分相干光光谱频移特性
•   1.6 本文主要内容
• 2 基础理论
•   2.1 部分相干光理论
•     2.1.1 互相干函数
•     2.1.2 交叉谱密度
•     2.1.3 部分相干偏振统一理论
•     2.1.4 偏振态基础理论
•   2.2 激光传输基础理论
•     2.2.1 标量衍射理论
•     2.2.2 ABCD张量理论
•   2.3 Wigner分布函数及其二阶矩
•   2.4 径向偏振光基础理论
•   2.5 本章小结
• 3 扭曲余弦高斯关联径向偏振光束的传输特性
•   3.1 扭曲余弦高斯关联径向偏振光束
•   3.2 扭曲余弦高斯关联径向偏振光束聚焦传输
•   3.3 扭曲余弦高斯关联径向偏振光束传输特性
•   3.4 多色扭曲余弦高斯关联径向偏振光束聚焦光谱特性
•   3.5 实验产生扭曲径向偏振光束
•   3.6 本章小结
• 4 阵列关联涡旋光束传输特性
•   4.1 阵列关联涡旋光束的构造
•   4.2 阵列关联涡旋光束的聚焦传输
•   4.3 阵列关联涡旋光束的传输特性
•   4.4 实验产生阵列关联涡旋光束
•   4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张纪鹏

导师: 陆健,朱时军

关键词: 阵列关联,部分相干光,涡旋相位,扭曲相位,径向偏振光

来源: 南京理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 南京理工大学

分类号: TN24

DOI: 10.27241/d.cnki.gnjgu.2019.001545

总页数: 75

文件大小: 4517K

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