《寬光譜部分相干徑向偏振光束理論和實驗研究》是依託南京理工大學，由朱時軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：寬光譜部分相干徑向偏振光束理論和實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱時軍
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
偏振、相干以及光譜是光場的重要屬性，這些屬性的表征、調控以及與隨機介質相互作用機理研究受到了人們的極大關注，在一些領域，如自由光通訊、超分辨成像、高密度信息存儲以及光學微操控等具有重要套用價值。本項目將光場偏振、相干和光譜相結合，理論和實驗研究非均勻偏振的寬光譜部分相干徑向偏振光束的傳輸調控特性，探索其在光學微操控以及光譜分析方面的套用。(1)研究寬光譜徑向偏振光束經過光學系統以及各種隨機介質傳輸後的光場特性，重點研究傳輸後的光束光譜特性與初始光參數以及隨機介質間的內在聯繫，找到簡便合理的方法來調控光束的光譜。(2)設計不同特殊關聯的初始光束，研究不同關聯特性對傳輸後的偏振特性、光譜特性的影響，揭示新的調控方法和新規律。(3)實驗產生和測定寬光譜部分相干徑向偏振光束各光參數，拓展其在光學操控和介質光譜分析方面的套用。本項目將豐富徑向偏振光束和部分相干光譜方面的理論及套用基礎。
結題摘要
近年來，深入發掘光場調控機理，精確設計新穎結構光束受到了廣泛關注，在成像、光學微操控以及光通信等領域具有重要套用前景。本項目結合相干、偏振、相位以及光譜調控，多維度操控設計新穎徑向偏振光束，並研究光束與湍流介質以及非線性介質相互作用新現象和新特點。本項目研究內容契合當前學科前沿熱點，研究方法新穎，基礎理論深入，研究內容系統且成果豐富，一些研究工作具有很好的原創性和啟發性。取得的創新性成果包括以下四個方面：(1)首次理論提出並實驗產生了非均勻關聯徑向偏振光束；調控相干結構實現了2D任意陣列分布徑向偏振焦場的精確操控。(2)調控光場相干結構和偏振結構，深入研究了寬光譜徑向偏振光束光譜演化特性。研究發現遠場光譜特性與初始相干結構以及偏振結構密切相關，軸上會出現 “雙峰”光譜頻移現象，可通過相干結構設計來實現遠場光譜頻移特性操控。(3)基於模式展開理論，嚴格證明了非均勻高斯關聯源可以攜帶扭曲相位，得到了攜帶扭曲相位的條件。研究表明：扭曲光場具有新穎的動力學特徵，單光子可以攜帶非常高的軌道角動量，可用於光力微操縱。此外，扭曲光束具有很好的傳輸穩定性，可以有效抑制大氣湍流引起的光強閃爍和光束漂移等現象，可以適用於自由光通信。深入研究表明:遠場光譜特性與扭曲相位密切關聯，儘管相干結構會顯著影響光譜頻移特性，但施加扭曲相位會顯著抑制光譜頻移現象，寬光譜徑向偏振光束軸上“雙峰”光譜頻移現象會隨扭曲相位的增加而消失。(4)調控信號光的相干、偏振以及相位，我們發現遠場偏振度、相干度、偏振態會和自由空間保持一致。統計均一穩定的大氣湍流擾動，會均勻降低了初始光束的相干性，從而加速光束的衍射擴展，但並不改變光束整體的強度分布、偏振度以及偏振態。此外，對於GRIN漸變折射率增益材料，調控初始光場的相干結構，可以有效提高光場的增益效率。我們的研究成果很好的豐富了部分相干徑向偏振光束的理論及套用基礎。
