多參量調控的矢量光場及其新效應的研究

《多參量調控的矢量光場及其新效應的研究》是依託南京大學，由丁劍平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多參量調控的矢量光場及其新效應的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：丁劍平
• 依託單位：南京大學

項目摘要

偏振、相位和振幅是反映光場基本屬性的參量，其中偏振在光場演化以及與物質相互作用過程的關鍵作用被近年來的研究表明所證實，與偏振相關聯的矢量光場所蘊含的豐富物理性質和新穎效應日益受到人們的關注。本項目探討偏振、相位和振幅等多參量共同受控的矢量光場的性質和和效應，研究多參量調控的新型矢量光場的生成方法、傳播特性、光學現象以及在光學微操縱中的套用。研究內容包括：研究偏振、相位和振幅的空間分布可調的矢量光場的製備方案和實驗系統；研究通過對矢量光場的偏振、相位和振幅的調控獲取特定形態的焦場的方法、快速焦場設計算法及其實驗系統；研究參量受控的矢量光場在界面上折射和反射、被障礙物衍射、被微粒散射以及和人工微結構相互作用等過程中的新現象；發展新的分析理論和計算方法以及測試技術，表征和測定矢量光場及其焦場的時空演化和結構特性.

結題摘要

偏振、相位和振幅是反映光場基本屬性的參量，其中偏振在光場演化以及與物質相互作用過程的關鍵作用被近年來的研究表明所證實，與偏振相關聯的矢量光場所蘊含的豐富物理性質和新穎效應日益受到人們的關注。本課題針對偏振、相位和振幅等多參量分布的新型矢量光場，研究了光場多個參量的空域調控的實現方法，探討了這類光場的表征、傳播特性、物理新效應以及在光學微操縱中的套用，取得了多項有創新性的研究成果，主要成果主要包括：（1）提出了實現具有空域變化的振幅、偏振和相位的矢量光場的兩種新的實驗方法，實驗生成出振幅、偏振和相位的獨立動態調控的矢量光束；（2）提出了利用入射光的偏振、相位和振幅等多參量的控制，實現聚焦場參量的空域整形，可對焦場的空間結構進行最佳化設計；（3）研究了光場的軌道－自旋相互作用的新效應，發現可通過渦旋相位實現焦場中自旋角動量流的分裂；（4）發展了三維的Gerchberg-Saxton疊代算法，套用於三維焦場的最佳化設計，實現了微粒的三維光學微操縱；（5）提出一種新方法，實現目標焦場的逆向設計，可以快速算出目標焦場所對應的入射場的，為焦場的快速設計及其套用開闢了新的途徑；（6）提出將矢量渦旋濾波用於圖像邊緣增強的新方案，利用S-波片矢量渦旋特性，實現了圖像的方向可選、消色差的邊緣增強；（7）研究了具有特殊結構的矢量渦旋光場的傳播行為和光物理效應，發現矢量渦旋的拓撲性質使得其場在傳輸中具有一定的穩定性；（8）研究了實現光場的亞波長聚焦的新方法，分別提出了表面等離激元透鏡和負折射圓柵透鏡的聚焦方案；（9）提出了基於空間光調製器的橫向剪下干涉技術和波前重建方法，實現光場相位的高精度檢測。