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部分相干涡旋光束在湍流大气中传输的偏振特性

杨先才  
【摘要】:部分相干光的传输变换是激光的主要研究课题之一,对现代光学理论及现代激光技术的发展和应用具有重要意义。涡旋光束则是具有特殊相位与偏振分布的光束,可广泛应用于粒子操控、光镊、光学扳手、生物医学等方面,并且在光通信以及光信息存储方面涡旋光束同样具有广泛的应用前景。 本论文基于惠更斯-菲涅耳衍射原理,2×2交叉谱密度矩阵理论以及相干与偏振的统一理论对涡旋光束的特性进行研究,同时在实验上用螺旋相位板产生了涡旋光束。论文的主要内容为: (1)研究了圆环衍射效应下部分相干涡旋光束的偏振度变化。基于惠更斯-菲涅耳衍射原理以及部分相干光的相干与偏振的统一理论,研究了圆环衍射效应下部分相干涡旋光束的偏振度变化。通过理论分析与数值计算表明,部分相干涡旋光束经圆环衍射后偏振度将发生变化,在衍射场中光束的偏振度分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。 (2)研究了部分相干涡旋光束在自由空间中的传输特性。基于广义的惠更斯-菲涅耳衍射原理,以及2×2交叉谱密度矩阵理论及其传输规律,研究了部分相干涡旋光束在自由空间中的传输特性,包括光束的斯托克斯参量和偏振度的变化。 (3)研究了部分相干涡旋光束在湍流大气中的传输特性。基于惠更斯-菲涅耳衍射原理以及相干与偏振的统一理论,研究了部分相干涡旋光束在湍流大气中的传输偏振特性,其中主要考虑了大气因素、拓扑电荷数以及起始相干度对涡旋光束在传输中的光强、斯托克斯参量、偏振度的影响。


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