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分数傅里叶变换对部分相干光偏振态的影响

李升印  
【摘要】:近年来,作为一种新的信息载体,光波的偏振态受到广泛关注。随着激光器的出现和激光技术的发展,偏振态的应用范围不断扩大,已发展成高科技产业及形成新型检测技术并且广泛应用于光纤通信、光盘存储、光全息技术、光散射技术、激光加工技术、光调制技术以及光传感技术等。研究和处理光的偏振问题,可以使这些技术得到进一步的发展和应用。由于激光器自身的因素的影响,比如高增益、非线性效应、腔镜衍射,激光束通常不会有很强的相干性,一般为部分相干光,而这正好能满足实际中的应用。1994年,Daniel F.V.James.第一次指出部分相干光的偏振度会随着光波在自由空间中传播而发生变化,随后人们对光在传输过程中偏振态的变化进行了深入地研究,但到目前为止,关于分数傅里叶变换对部分相干光偏振态的影响的研究还比较少。自分数傅里叶变换引入到光学以来,分数傅里叶变换已经广泛的应用于理论以及实验中。因此,为发展分数傅里叶变换的实际应用,研究分数傅里叶变换对偏振态的影响,这对于激光谐振腔中的光束的偏振特性的研究具有指导意义。 本文首先介绍了部分相干光的基本理论,对描述部分相干光的基本物理量互相干函数、互谱密度函数等作了简单地介绍;同时回顾了傅里叶变换和分数傅里叶变换的基本理论,主要包括傅里叶变换和分数傅里叶变换的基本性质以及光学实现;其次介绍了相干偏振的基本理论,主要介绍Wolf的电磁场张量理论,给出交叉谱密度矩阵的定义及表达式。本文基于相干偏振的基本理论,研究了分数傅里叶变换对部分相干光偏振态的影响。以高斯-谢尔模型光束为例,分析了分数傅里叶变换后偏振度的变化,得出部分相干光经分数傅里叶变换系统后偏振度的具体解析表达式,分析了影响偏振度变化的因素。利用Matlab软件进行模拟实验验证了结论的可靠性与正确性。


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