19388.矢量光束聚焦光場的產(chǎn)生及調控

1、分類號：O43密級：UDC：535學校代碼：11065碩士學位論文矢量光束聚焦光場的產(chǎn)生及調控矢量光束聚焦光場的產(chǎn)生及調控呂偉指導教師云茂金教授學科專業(yè)名稱光學論文答辯日期2015年6月9日I摘要矢量光束是指同一時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量光束。均勻分布的偏振光在以往的科學研究中受到關注，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，這種獨特的性質使矢量光場具有許多潛在的應用價值，所以，人們非常重視矢量偏振光束特性的研究及應用前景。本論文主要內容如下：(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，由此推導出矢量偏振光束在高數(shù)值孔徑聚焦場的數(shù)學表達式。(3)介紹了衍射光學元件的概念、研究進展、主要特點及其應用。衍射光學元件通過對入射光束的位相進行調

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

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