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随着激光技术的发展,人们对激光光束的研究,已经从具有衍射特征的高斯光束到无衍射特征的贝塞尔光束;从沿直线传输的贝塞尔光束到自加速、自修复特性的艾里光束。这些新型光束的出现激发了人们操控激光的需求,同时其在激光应用领域的拓展向传统的激光光学提出了新的挑战,如:激光武器研制方面,如何产生智能化、可控制的光子弹或激光炮被逐渐提上日程;在光镊子应用中,微纳米颗粒操控对激光束轨道及光斑的要求也日渐凸显;在相控阵激光束偏转技术中,如何实现光束高效率的偏转也是当前急需重点解决的问题。在基础研究和实际应用需求的背景下,本文利用光束传播的分步傅里叶算法,通过相位调制的方法,构造了自加速的类贝塞尔光束,并对其传输特性进行了研究,主要研究工作如下:(1)率先在实验上验证了沿多种轨道加速传输的零阶类贝塞尔光束。理论上推导了零阶类贝塞尔光束的相位表达式,采用分步傅里叶算法模拟了零阶类贝塞尔光束沿多种轨道的传输;建立了产生零阶类贝塞尔光束的实验系统,实验验证了零阶类贝塞尔光束的无衍射特性,及其沿抛物、蛇形、双曲、双曲正割及空间三维轨道的加速传输过程。(2)首次提出并研究了“自呼吸”类贝塞尔光束、类贝塞尔-厄米-高斯光束、涡旋类贝塞尔光束、旋转光束及花瓣状光束等光束。通过对零阶类贝塞尔光束相位的振幅调制,建立了“自呼吸”类贝塞尔光束的理论模型,研究了“自呼吸”类贝塞尔光束的传输特性;基于零阶类贝塞尔光束产生的理论,设计了类贝塞尔-厄米-高斯光束;采用类似的方法,产生了涡旋类贝塞尔光束,并验证了其传输过程中具有无衍射的涡旋环和不变的拓扑电荷数;利用莫尔条纹,产生了旋转自加速光束;利用光束叠加的方法,创造了花瓣状光束的模型。上述光束均具有无衍射、自加速及自修复的特性,研究采用理论计算和实验验证的方式进行,理论计算结果和实验结果高度吻合。(3)探讨了零阶类贝塞尔光束及涡旋类贝塞尔光束在微纳米操控及光束偏转技术等方面的应用。建立光镊子的实验装置,验证了其在纳米粒子捕获、旋转及导引方面的应用;根据相干合成理论,采用理论和实验相结合的方式研究了多束零阶类贝塞尔光束合成自聚焦光束,相比于艾里光束和高斯光束,零阶类贝塞尔光束具有更好的聚焦特性及更灵活的光束传输轨道,这一特性有利于其在相控阵光束偏转和扫描方面的应用。本文立足基础研究,结合实际应用的需求背景,研究成果对微纳米粒子操控及光束偏转等领域具有潜在的应用价值。