19388.矢量光束聚焦光場(chǎng)的產(chǎn)生及調(diào)控

1、分類號(hào)：O43密級(jí)：UDC：535學(xué)校代碼：11065碩士學(xué)位論文矢量光束聚焦光場(chǎng)的產(chǎn)生及調(diào)控矢量光束聚焦光場(chǎng)的產(chǎn)生及調(diào)控呂偉指導(dǎo)教師云茂金教授學(xué)科專業(yè)名稱光學(xué)論文答辯日期2015年6月9日I摘要矢量光束是指同一時(shí)刻的波前不同位置具有不同偏振態(tài)的光束。這一概念是基于標(biāo)量光束提出的，例如線偏振光束、圓偏振光束、部分偏振光束或橢圓偏振光束都是均勻分布的標(biāo)量光束。均勻分布的偏振光在以往的科學(xué)研究中受到關(guān)注，但是矢量光束偏振態(tài)的分布是隨著空間的

2、變化而變化的，這種獨(dú)特的性質(zhì)使矢量光場(chǎng)具有許多潛在的應(yīng)用價(jià)值，所以，人們非常重視矢量偏振光束特性的研究及應(yīng)用前景。本論文主要內(nèi)容如下：(1)介紹了矢量偏振光束的定義、分類、研究意義、發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景。(2)介紹了正弦與亥姆霍茲條件下的切趾函數(shù)，B.Rids和E.Wolf的矢量衍射理論，由此推導(dǎo)出矢量偏振光束在高數(shù)值孔徑聚焦場(chǎng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。(3)介紹了衍射光學(xué)元件的概念、研究進(jìn)展、主要特點(diǎn)及其應(yīng)用。衍射光學(xué)元件通過對(duì)入射光束的位相進(jìn)行調(diào)

3、制來有效控制焦點(diǎn)處的光場(chǎng)強(qiáng)度分布，將光束的焦深拉長(zhǎng)，減小焦斑的直徑，也就是在光軸方向形成平頂型光場(chǎng)分布。(4)對(duì)位相型衍射光學(xué)元件調(diào)制徑向偏振光、廣義軸對(duì)稱矢量偏振光的相位分布，聚焦的性質(zhì)進(jìn)行了研究。采用理查德沃爾夫矢量衍射理論進(jìn)行仿真模擬結(jié)果表明可以使用徑向偏振光和廣義軸對(duì)稱偏振光入射聚焦形成但光泡和雙光泡，即中心光強(qiáng)為零的暗斑，周圍有較強(qiáng)光強(qiáng)。選擇適當(dāng)參數(shù)，同時(shí)入射這兩種光束也可以形成雙光泡。(5)對(duì)徑向偏振光、軸對(duì)稱矢量偏振光聚焦

4、形成平頂型光場(chǎng)的原理進(jìn)行了分析。利用相位型衍射光學(xué)元件調(diào)制，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，聚焦獲得平頂型光場(chǎng)。設(shè)計(jì)了復(fù)振幅型的衍射光學(xué)元件，使用它聚焦徑向偏振光得到大焦深的平頂光場(chǎng)。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)增加衍射光學(xué)元件的同心圓環(huán)的數(shù)量也會(huì)使焦斑延長(zhǎng)，并且變得更細(xì)，也就是說多區(qū)間的衍射光學(xué)元件對(duì)于平頂光場(chǎng)具有優(yōu)化作用，這對(duì)于材料加工方面有比較重要的意義。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：矢量光束；矢量衍射理論；光泡；平頂型光場(chǎng)；焦深矢量光束；矢量衍射理論；光泡；平頂型光場(chǎng)；焦