论文部分内容阅读
近年来,相位调制光束由于其独特的性质得到广泛学者的关注。其中,涡旋光束和Airy光束是颇具代表性的调制光束。涡旋光束具有轨道角动量,即光束中的每个光子均携带l的轨道角动量,因而被运用于光学微操控、光通信等领域。Airy光束是一种很特殊的无衍射光束,它除了具有无衍射和自修复特性外,还有着横向自由加速度,使其在传输过程中光束主瓣会偏移。部分相干光束是相位和振幅随时间变化的一类调制光束。部分相干光束具有相干光束的高亮度、高方向性的优点,还具有对散斑不敏感的特性。总之,由于相位调制光束具有独特的优点,对这种光束的研究和应用中成为了光学领域的研究热点;对这种相位调制光束的特性的研究具有重要的理论价值和实际意义。在本论文中,我们主要对涡旋光束、Airy光束及部分相干光束进行研究,详细地研究光束的相干度对涡旋光束、Airy光束的传输等性质的影响。我们首次在实验中产生了非均匀部分相干光束,并验证了其相干度的分布特性。1.利用纯相位型空间光调制器,我们从实验上首次获得非均匀部分相干光束,并从理论和实验两方面对非均匀部分相干光束特性进行研究。在理论上模拟了高斯光束通过高斯或反高斯型随机相位调制后的相干度及光强分布特点。在实验上,我们产生了高斯型与反高斯型非均匀部分相干光,并对其相干度分布特性进行了测量,实验结果与理论结果一致。这种利用相位调制产生任意相干度分布的部分相干光束的方法对部分相干光束的研究具有重要意义。2.应用高斯-谢尔模型的交叉谱密度公式和惠更斯衍射积分,得到了部分相干Airy光束的表达式。对不同相干度的部分相干Airy光束的无衍射和横向加速偏移的性质进行了理论分析并予以实验验证,结果表明部分相干Airy光束也具有无衍射和横向加速度的特性,而且相干度越低,部分相干Airy光束的无衍射距离越短,横向加速度越小。3.利用大功率单芯片红色发光二极管(LED)辐射出的光,入射到螺旋相位板,获得LED部分相干涡旋光。通过调节光的传输距离,获得不同相干度的部分相干光,分析并观察相干度对红光LED部分相干涡旋光束的影响。此外,还研究了涡旋光束拓扑荷数对部分相干涡旋光束光强分布的影响。实验结果和理论模拟基本一致。