幾種新型矢量光場的生成和傳輸特性研究.pdf

1、自激光出現(xiàn)以來，人們從未停止過相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域的探索，其已經(jīng)滲透到了科技和生活的諸多方面。如何更有效地利用激光成為了研究的熱點。光的基本性質(zhì)中，頻率、相位、振幅已經(jīng)被深入研究并且得到廣泛的應(yīng)用。但是對于光場偏振態(tài)的調(diào)控，近幾年才受到關(guān)注。矢量光場作為一種偏振態(tài)在空間中呈現(xiàn)非均勻分布的光場，與普通標量光場相比，具有獨特的性質(zhì)，對光場的空間衍化和光場與物質(zhì)相互作用中起到了越來越重要的作用。在光學(xué)誘捕、光學(xué)微操縱、光學(xué)微加工等方面，矢量光場發(fā)揮

2、著巨大的作用。正是由于矢量光場新穎的特性及其潛在應(yīng)用，對矢量光場的偏振調(diào)控及偏振特性已成為當前的研究熱點之一。本論文圍繞幾種新型矢量光場的生成技術(shù)以及其傳播特性展開理論和實驗研究，主要內(nèi)容如下:
　　1.介紹了矢量光場的多種生成方法，主要分為設(shè)計激光器諧振腔的主動生成方法和激光器諧振腔外設(shè)計光路的被動生成兩大類。集中介紹了基于4F系統(tǒng)相干疊加生成矢量光場，并且分別介紹了利用該方法生成的局域線偏振矢量光場、雜化偏振矢量光場，以及新型

3、的雜化橢圓偏振矢量光場和橢圓偏振矢量光場。
　　2.提出了利用龐加萊球上一對正交的橢圓偏振基矢生成任意矢量光場的方法。實驗上生成了這種矢量光場并通過測量斯托克斯參量驗證其特殊的偏振態(tài)分布?；赗ichards-Wolf矢量衍射理論，分析計算生成的任意矢量光場的緊聚焦焦場分布。證明了通過對作為基矢的橢圓偏振的橢圓率進行調(diào)控可以實現(xiàn)對所生成的雜化橢圓偏振矢量光場的空間結(jié)構(gòu)和焦場的調(diào)控。
　　3.通過在常用干涉光路中引入衰減片實驗

4、上生成橢圓偏振矢量光場，并計算分析了緊聚焦橢圓偏振矢量光場的焦場特征。深入研究了緊聚焦橢圓偏振矢量光場作用于電介質(zhì)瑞利粒子產(chǎn)生的光力分布，實現(xiàn)了瑞利粒子的三維穩(wěn)定捕獲。研究發(fā)現(xiàn)由橢圓偏振矢量光場提供的額外自由度可控制偏振的空間結(jié)構(gòu)，設(shè)計聚焦場分布，操控作用在電介質(zhì)瑞利粒子上的光力分布。
　　4.從理論和實驗上對非傍軸和傍軸近似條件下旋向變化矢量光場經(jīng)過一個圓環(huán)衍射后的傳播行為和焦場特性進行了研究?；赗ayleigh-Sommer