偏振選擇衍射光學(xué)元件和徑向矢量光束的研究.pdf

1、偏振選擇衍射光學(xué)元件(PSDOE)是一種對(duì)入射光偏振態(tài)敏感的衍射光學(xué)元件。對(duì)于不同的入射或出射偏振態(tài)，它可以產(chǎn)生不同的輸出圖像。PSDOE的這種偏振選擇特性帶來(lái)了許多新的應(yīng)用。利用微加工技術(shù)在雙折射材料表面制備衍射微結(jié)構(gòu)或在各向同性材料表面制備次波長(zhǎng)衍射光柵是實(shí)現(xiàn) PSDOE的主要途徑。但這類(lèi)方法制備工藝復(fù)雜，并且難以實(shí)現(xiàn)輸出光場(chǎng)的偏振分布和復(fù)振幅分布的動(dòng)態(tài)控制。為了實(shí)現(xiàn)輸出光場(chǎng)可動(dòng)態(tài)調(diào)控的PSDOE，近年來(lái)人們開(kāi)始探索利用程控高分辨液

2、晶空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài) PSDOE的方法。利用PSDOE還可以將一般激光器輸出的均勻偏振激光轉(zhuǎn)換成具有特殊偏振分布的矢量光束，如徑向偏振光束、角向偏振光束、矢量光學(xué)渦旋等。近年來(lái)，人們開(kāi)始探索利用空間光調(diào)制器的偏振調(diào)制特性來(lái)改變?nèi)我饪臻g相位或振幅的調(diào)制模式去產(chǎn)生一個(gè)所需要的光學(xué)模式，而且已經(jīng)有利用空間光調(diào)制器產(chǎn)生所需要的具有任意偏振結(jié)構(gòu)的矢量光束的方法。由于徑向矢量光束的徑向?qū)ΨQ性、聚焦特性和潛在的應(yīng)用價(jià)值，引起了研究人員極大的關(guān)注。因

3、此，本論文通過(guò)理論分析、模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，對(duì)利用液晶空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)偏振選擇的方法，及徑向矢量光束的聚焦特性等基本問(wèn)題，進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.提出了一種利用單一的液晶空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài) PSDOE的方法。通過(guò)對(duì)液晶空間光調(diào)制器的偏振調(diào)制特性的分析和測(cè)量，我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)適當(dāng)設(shè)定液晶空間光調(diào)制器的工作狀態(tài)可以得到兩個(gè)正交的編碼通道。利用這兩個(gè)正交編碼通道可以分別對(duì)輸出光場(chǎng)的兩個(gè)正交分量的振幅和相位分布進(jìn)行計(jì)算全息

4、編碼控制，從而成功地在一個(gè)液晶空間光調(diào)制器上實(shí)現(xiàn)了可控 PSDOE輸出。
　　2.從理論上研究了具有徑向余弦相位波前的徑向矢量光束的聚焦特性。研究結(jié)果表明，當(dāng)具有徑向余弦相位波前的徑向矢量光束聚焦后，焦點(diǎn)模式隨著余弦函數(shù)表達(dá)式中的頻率參數(shù)的不同而不同。在高數(shù)值孔徑聚焦系統(tǒng)中，出現(xiàn)了強(qiáng)度最大值點(diǎn)的偏移，而且相應(yīng)地出現(xiàn)了新的強(qiáng)度最大值點(diǎn)。例如，從一個(gè)最大值點(diǎn)到兩個(gè)或多個(gè)重疊極大值點(diǎn)的出現(xiàn)。另外，當(dāng)頻率參數(shù)較小時(shí)，徑向偏振分量和縱向偏振