光場偏振奇異性與伴隨的光譜異常研究

《光場偏振奇異性與伴隨的光譜異常研究》是依託南京理工大學，由辛煜擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光場偏振奇異性與伴隨的光譜異常研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：辛煜
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

利用偏振參量獨有的特徵信息發展各種光學技術是當前勃興的研究領域。而偏振態隨空間變化的非均勻偏振光提供了更為豐富的偏振自由度。研究這類分布中的偏振奇異性特徵是開掘這些自由度的有效手段。本項目擬利用理論與實驗相結合的手段，研究偏振奇異性的產生方法、空間分布、精細尺度上的拓撲結構和伴隨的光譜異常現象，目的在於探索可控制的產生、利用偏振分布模式整體信息的方法以及掌握光學過程中自發形成的偏振奇異性的物理機制，並闡明這些偏振特徵與光譜參量之間的相互作用、影響關係，試圖揭示一些未被充分認識的偏振自由度並為工程套用中主動的、有目的地利用這些偏振信息提供理論支持。

結題摘要

本項目按計畫進行，完成了項目計畫的全部研究內容，實現了預期目標，取得了有意義的結果。已在國內外學術期刊正式發表論文14篇，其中，國際期刊10篇，國核心心期刊2篇，SCI 收錄7 篇，EI 收錄5篇。 本課題按計畫，利用理論與實驗相結合的手段，研究偏振奇異性的產生方法、空間分布、精細尺度上的拓撲結構和伴隨的光譜異常現象，目的在於探索可控制的產生、利用偏振分布模式整體信息的方法以及掌握光學過程中自發形成的偏振奇異性的物理機制，並闡明這些偏振特徵與光譜參量之間的相互作用、影響關係，試圖揭示一些未被充分認識的偏振自由度並為工程套用中主動的、有目的地利用這些偏振信息提供理論支持。 理論工作方面，主要是圍繞弱散射光場的退偏機制、弱散射場的相干性和偏振特性、光束的廣義斯托克斯參量等相關問題展開，詳細討論了光場在不同介質中傳輸過程的偏振特性的演化過程。以弱散射場為載體，一方面研究了弱散射場的退偏機制、光場的統計相似及弱散射場相干性。另一方面，則研究了散射場的光譜相干性的變化，並給出了相干度恆定條件。在準均勻光束傳輸特性研究過程中，則主要是完成了廣義斯托克斯參量的研究。在以上的基礎理論的研究上，有目的地研究了厄米貝塞爾光束在大氣湍流中的傳輸特性、均勻光束在海洋湍流中的恢復特性、準均勻光束在柯氏和非柯氏統計模型下大氣湍流中的偏振演化等。這些研究為探測套用領域提供了理論依據。 在實驗方面，針對光場中普遍存在的偏振奇異點，研究產生這些奇異點及其陣列的光學調控方法、空間分布特點、分類等內容，同時還研究在隨機環境下光傳播和散射過程的偏振性質；實驗表明，有目的的控制相干光束的振幅和相位，可以有目的的獲得期望的偏振奇異點。在此基礎上，三光束干涉場生產偏振奇異陣列的方法被提出，並實驗驗證，實現了批量生產奇異點的目的。進而以偏振奇異點為骨架，研究奇異點周圍光場的典型拓撲結構及其穩定性。在實現了二維空間的偏振奇異點的基礎上，又對三維空間的偏振奇異點進行了研究，並發現了一種新的偏振奇異點。這些奇異點決定了整個光場的偏振態分布，因此偏振奇異點的研究對光場的偏振態分布極為重要。