螺旋相位板產(chǎn)生的光學渦旋及其光束特性研究.pdf

1、上世紀九十年代以來,具有確定的角動量和螺旋波前的各類光學渦旋越來越受到人們的關(guān)注。各種方法相繼被用來產(chǎn)生光學渦旋,如幾何光學法、模式轉(zhuǎn)換法、光學全息法、計算全息法、橫模選擇法、空心光纖法、非線性光學法及螺旋相位法等。另一方面,光學渦旋廣泛被用于光學微操縱、原子光學、量子信息、非線性光學等眾多領(lǐng)域。本文重點對光學渦旋的產(chǎn)生方法——特別是螺旋相位法,光束特性及其實際應用中的有關(guān)問題進行了理論研究。
　　 全文共分六章:
　　

2、 第一章:簡單介紹了光學渦旋的發(fā)展歷史及其主要應用。
　　 第二章:論述了光學渦旋的基本理論。從數(shù)學上明確給出了光學渦旋的定義,理論推導了在近軸情況下光學渦旋的軌道角動量及其產(chǎn)生光學渦旋的常用方法。
　　 第三章:提出了一種新的光學變換——分數(shù)徑向希爾伯特變換用于產(chǎn)生光學渦旋。利用它的邊緣增強性質(zhì),將一高斯光束變換成為一系列的光學渦旋?；谟策吂怅@可以近似展開成為有限個數(shù)復高斯函數(shù)的疊加,給出了高斯光束通過希爾伯特變換系

3、統(tǒng)的解析表達式。
　　 第四章:分析了消色差階梯型螺旋相位板產(chǎn)生光學渦旋的輸出特性。分數(shù)級階梯型螺旋相位板的有效拓撲荷被展開成傅立葉級數(shù),并得到了每個拓撲荷分量的相對強度的表達式。分析顯示拓撲荷的分數(shù)部分的存在大大降低了光學渦旋的純度,因而我們引入了消色差螺旋相位板,使得輸出的光學渦旋在超過140m帶寬的可見光范圍內(nèi)始終保持高達95％的純度。
　　 第五章:介紹了利用階梯型螺旋相位板產(chǎn)生寬帶光學渦旋的方法。并引入消色差材