螺旋相位板產(chǎn)生的光學(xué)渦旋及其光束特性研究.pdf

1、上世紀(jì)九十年代以來,具有確定的角動(dòng)量和螺旋波前的各類光學(xué)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(xué)渦旋,如幾何光學(xué)法、模式轉(zhuǎn)換法、光學(xué)全息法、計(jì)算全息法、橫模選擇法、空心光纖法、非線性光學(xué)法及螺旋相位法等。另一方面,光學(xué)渦旋廣泛被用于光學(xué)微操縱、原子光學(xué)、量子信息、非線性光學(xué)等眾多領(lǐng)域。本文重點(diǎn)對(duì)光學(xué)渦旋的產(chǎn)生方法——特別是螺旋相位法,光束特性及其實(shí)際應(yīng)用中的有關(guān)問題進(jìn)行了理論研究。
　　 全文共分六章:
　　

2、 第一章:簡(jiǎn)單介紹了光學(xué)渦旋的發(fā)展歷史及其主要應(yīng)用。
　　 第二章:論述了光學(xué)渦旋的基本理論。從數(shù)學(xué)上明確給出了光學(xué)渦旋的定義,理論推導(dǎo)了在近軸情況下光學(xué)渦旋的軌道角動(dòng)量及其產(chǎn)生光學(xué)渦旋的常用方法。
　　 第三章:提出了一種新的光學(xué)變換——分?jǐn)?shù)徑向希爾伯特變換用于產(chǎn)生光學(xué)渦旋。利用它的邊緣增強(qiáng)性質(zhì),將一高斯光束變換成為一系列的光學(xué)渦旋?；谟策吂怅@可以近似展開成為有限個(gè)數(shù)復(fù)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(dá)式。
　　 第四章:分析了消色差階梯型螺旋相位板產(chǎn)生光學(xué)渦旋的輸出特性。分?jǐn)?shù)級(jí)階梯型螺旋相位板的有效拓?fù)浜杀徽归_成傅立葉級(jí)數(shù),并得到了每個(gè)拓?fù)浜煞至康南鄬?duì)強(qiáng)度的表達(dá)式。分析顯示拓?fù)浜傻姆謹(jǐn)?shù)部分的存在大大降低了光學(xué)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(xué)渦旋在超過140m帶寬的可見光范圍內(nèi)始終保持高達(dá)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(xué)渦旋的方法。并引入消色差材