《基於非線性計算全息的非傍軸自加速光束產生與調控》是依託深圳大學，由鄭國梁擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於非線性計算全息的非傍軸自加速光束產生與調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄭國梁
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為一類新型無衍射光束，Airy光束奇特的橫向自加速性質使得它在彎曲電漿通道、光學微操控、電子加速等方面有重要套用。然而，傍軸限制、波長單一和不易操控等問題制約其進一步發展。本項目以非線性計算全息術為基礎，將光束波前和倒格矢信息“印刻”到二維光學超晶格上，利用二維光學超晶格中準相位匹配非線性光學效應，直接產生所需波長的一維和二維非傍軸自加速光束，並揭示光束焦散和加速特性對入射光光強、偏振態和入射角等因素的依賴關係。項目進一步研究非傍軸自加速光束的電光調控，利用電光效應改變介質折射率或相互作用光的偏振態，進而調整非線性光學效應的準相位匹配過程，最終達到調控非傍軸自加速光束焦散、傳播軌跡和偏振態等性質的目的。電光調控方便靈活，回響速度可達亞納秒。本項目首次利用非線性計算全息術獲得新波長、可電控的非傍軸自加速光束，完善了自加速光束研究體系，為探索光學超晶格新物理效應與新套用提供一個重要思路。
結題摘要
自加速光束在彎曲電漿通道、光學微操控、電子加速等方面有重要套用，但是傍軸限制、波長單一和缺乏主動調控方式限制了其套用範圍，因此，研究自加速光束的非線性方法產生與調控具有重要意義。本項目的主要研究兩個方面內容：（1）利用非線性計算全息方法，研究非傍軸自加速光束的非線性光學方法產生與傳播特性；（2）研究了非傍軸自加速光束的電光調控。通過3年的項目實施，我們得到了以下學術成果：（1）通過研究非傍軸自加速光束的波前特徵及其傅立葉譜，利用非線性計算全息方法，得到了產生倍頻非傍軸自加速光束的二維光學超晶格極化圖案；（2）提出一種全新的極化編碼方案，其極化占空比不為0.5，用此方案極化的二維光學超晶格不但可以產生倍頻非傍軸自加速光束，還可以引入電光調控，實現非傍軸自加速光束的快速調控；（3）研究了二維圓對稱自加速光束在非線性晶體中的傳輸演化行為，分析了各向異性對傳輸特性的影響，得到一種利用單軸晶體產生渦旋自加速光束的方法；（4）在單軸晶體中引入電光效應，研究了二維圓對稱自加速光束的電光耦合情況，得到了一種控制自加速光束光場分布、相位分布、偏振分布、自旋-軌道角動量轉換的調控方法；（5）為了改善傳統自加速光束的性能，我們對自加速光束的傅立葉譜進行低通、帶通、高通濾波等處理，從而實現對光束光強分布的調製，得到性能優越可控的 “光學針”，可望在醫學治療方面有重要套用；（6）得到了直接產生主瓣尺寸更小、能量更強的super-Airy光束雷射器設計方案，使得裝置小型化。本項目的實施解決了傳統自加速光束的傍軸限制、波長單一和不易控制等問題，為探索光學超晶格的新物理效應和新套用提供一個重要思路。我們總結了研究成果，在Optics Express、Applied Opitcs和Optics Communications等主流刊物上發表9篇SCI或EI收錄的學術論文，發表專利3項，參加學術會議4次，培養和協助培養了3名碩士研究生。
