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)是一種對入射光偏振態(tài)敏感的衍射光學(xué)元件。對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衍射光柵是實(shí)現(xiàn) PSDOE的主要途徑。但這類方法制備工藝復(fù)雜，并且難以實(shí)現(xiàn)輸出光場的偏振分布和復(fù)振幅分布的動態(tài)控制。為了實(shí)現(xiàn)輸出光場可動態(tài)調(diào)控的PSDOE，近年來人們開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，人們開始探索利用空間光調(diào)制器的偏振調(diào)制特性來改變?nèi)我饪臻g相位或振幅的調(diào)制模式去產(chǎn)生一個所需要的光學(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)用價值，引起了研究人員極大的關(guān)注。因

3、此，本論文通過理論分析、模擬計算和實(shí)驗(yàn)，對利用液晶空間光調(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題，進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(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)動態(tài) PSDOE的方法。通過對液晶空間光調(diào)制器的偏振調(diào)制特性的分析和測量，我們發(fā)現(xiàn)通過適當(dāng)設(shè)定液晶空間光調(diào)制器的工作狀態(tài)可以得到兩個正交的編碼通道。利用這兩個正交編碼通道可以分別對輸出光場的兩個正交分量的振幅和相位分布進(jìn)行計算全息

4、編碼控制，從而成功地在一個液晶空間光調(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，從一個最大值點(diǎn)到兩個或多個重疊極大值點(diǎn)的出現(xiàn)。另外，當(dāng)頻率參數(shù)較小時，徑向偏振分量和縱向偏振