光學渦旋場的生成及其角動量特性研究.pdf

1、　　光學渦旋(OpticalVortices)是近年來受到重視并被廣泛研究的一種重要光場。本論文重點對光學渦旋的軌道角動量特性及其應(yīng)用進行了較詳細研究，實驗研究了應(yīng)用液晶空間光調(diào)制器產(chǎn)生光學渦旋的方法。全文共分為五章：第一章：概述了光學渦旋的發(fā)展歷史及其應(yīng)用，并說明了本論文所要研究的主要問題及研究結(jié)果。第二章：論述了光學渦旋的基本理論。從數(shù)學上明確光學渦旋的定義和描述，在近軸和離軸兩種情況下理論推導光學渦旋的角動量，證明了光學渦旋具有確

2、定的軌道角動量；然后介紹了測量光學渦旋軌道角動量的實驗；對光學渦旋軌道和自旋角動量在不同環(huán)境下向物體的傳遞作了系統(tǒng)介紹，并分析了光學渦旋的力學效應(yīng)；最后對光學渦旋在自由空間和非線性介質(zhì)中的傳播作了介紹。這些研究為深入了解光學渦旋奠定了理論基礎(chǔ)。第三章：歸納總結(jié)了產(chǎn)生光學渦旋的常用方法，為后面設(shè)計產(chǎn)生高質(zhì)量光學渦旋的實驗奠定了基礎(chǔ)。第四章：分析常用干涉型計算全息圖產(chǎn)生光學渦旋的光場分布特性，提出采用環(huán)帶結(jié)構(gòu)的計算全息圖消除次級衍射環(huán)噪聲的

3、方法，給出了具有最佳環(huán)帶結(jié)構(gòu)的計算全息圖的設(shè)計實例，通過實驗結(jié)果證明這種方法的可行性，所獲得的光學渦旋其外圍次級噪聲得到了很好的抑制。在此基礎(chǔ)上提出設(shè)計具有最佳環(huán)帶結(jié)構(gòu)的多環(huán)帶計算全息圖的方法和具體步驟。此外，還討論了在高斯光束照明情況下能量利用率問題，發(fā)現(xiàn)一個具有最大能量利用率的最佳高斯光束半徑的公式。第五章：采用基于空間光調(diào)制器(SLM)的相息圖產(chǎn)生光學渦旋，理論和實驗驗證了最佳環(huán)帶的方法對于相息圖仍然適用。分析產(chǎn)生的光學渦旋在環(huán)上