《矢量光束的生成、檢測及其在光學微操縱中的套用研究》是依託上海大學，由楊艷芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：矢量光束的生成、檢測及其在光學微操縱中的套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊艷芳
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近幾年，矢量光束由於其獨特的性質和可預見的套用前景，逐漸受到學術界的關注，對矢量光束的研究有重要的科學價值和套用意義。當前國內外學者大多將研究重點放在矢量光束的套用上，而對其測量研究甚少。在這個問題上，我們課題組的研究工作取得了一些進展，從矢量光束的生成、測量和套用三方面都進行了一些探索。不但提出了一種產生空間變化偏振態分布的矢量光束的實驗方法，而且首次提出了測量空間變化偏振分布的矢量光束的斯托克斯參量和偏振度，矢量光束偏振度的二維測量方法是本項目的創新之一。本項目將在完善矢量光束產生的同時，研究矢量光束的性質、焦斑的漂移、傳播規律以及焦場的測量；在研究矢量光束焦場特性的基礎上研究矢量光束在微結構中的傳輸特性及在微操縱中的套用。基於現有的研究基礎,我們有信心做出具有國際影響的研究成果。
結題摘要
由純雷射模式經過附加的空間偏振調製光學元件生成的矢量光束由於其獨特的性質和潛在的套用價值在許多研究領域受到人們的關注。矢量光束在橫截面上的偏振或相位分布是不均勻的，這導致了它在理論描述、傳輸及與物質相互作用等方面具有全新的特性。 在過去三年里，我們在矢量光束的性質和產生方面做了很多工作。首先，我們基於Richards-Wolf的衍射模型研究了不同結構矢量光束的強聚焦特性，目的是為了構造特殊結構光束的產生，為矢量光束在微操縱中的套用研究奠定基礎。主要內容有：（1）提出了調節雙環混合偏振矢量光束的偏振態能實現光學囚籠的實時操縱，發現引起光束偏振態發生改變的相位延遲角度能操縱光學囚籠的開和關。（2）分析了同軸三環混合偏振矢量光束的強聚焦特性。該光束的偏振態可用兩個參量改變，發現選取適當的參量能產生沿光軸方向的三維多點光俘獲結構的暗光鏈。（3）研究了徑向偏振渦旋光束在振幅和相位調製下的4pi聚焦特性。結果顯示調節拓撲核和延遲角,可以獲得光鏈、光球和暗通道等特殊的光強分布。（4）研究了貝塞爾高斯徑向偏振光束在衍射光學元件調製下的強聚焦特性，發現在焦平面上有多光球的產生。其次，我們研究了矢量光束傳輸過程中的一種新的物理現象——光束的焦斑漂移。證實了空間變化偏振態分布的高階矢量光束聚焦後焦斑移位的存在性，並分析了光束的偏振狀態、模階次以及光束寬度等因素對於焦斑移位大小的影響。然後，基於發表的渦旋光束存在的問題，對柱矢量渦旋光束的強聚焦特性進行了修正研究，得到了修正後的強聚焦公式，提出了構造平頂光束和暗通道的新方法。並研究了不同拓撲核的圓偏振渦旋光束的強聚焦特性，提出了兩束不同的自旋手性的渦旋光束的疊加聚焦能實現平頂光束。此外，研究了全光控制產生任意的矢量光束，通過空間光調製器能調製光的位相、振幅、偏振旋轉和橢偏度四個參量產生任意的矢量光束結構，這打破了原來調製一個或兩個參量產生矢量光束的局限性。最後，開展矢量光束對微觀粒子的光學捕獲的特性和套用研究。研究複雜形狀和複雜結構粒子在矢量光束中所受輻射力和力矩模型，研究相互作用中的動量傳遞。 本項目的研究為矢量光束在微操縱領域的套用研究提供了依據，同時為產生任意矢量光束提供了新的實驗平台。豐富和加深了人們對矢量光束傳輸性質的認識，有助於發現矢量光束與物質相互作用產生的新的物理規律，這些為矢量光束的套用研究領域提供了一些可借鑑的科研素材。
