自由空間中矢量光束彎曲傳播行為及其可調控性研究

《自由空間中矢量光束彎曲傳播行為及其可調控性研究》是依託杭州電子科技大學，由高秀敏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：自由空間中矢量光束彎曲傳播行為及其可調控性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高秀敏
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

光束在自由空間中無外界干擾情況下是沿著直線傳播的，但是，近期理論和實驗研究表明，自由空間中沒有外界干擾的情況下，光束可以彎曲傳播。這種現象在光學及其相關套用領域中具有廣泛的研究意義和套用價值。本項目將研究自由空間中光束彎曲傳播及其可調控性能，重點內容包括：依據光學矢量理論研究自由空間矢量光束本質，探索可能存在光場的表達形式；自由空間中彎曲傳播矢量光束的偏振態分布、光學角動量、波前相位等特性的表征；偏振態分布、波前相位和光學角動量對彎曲傳播矢量光束傳播特性的影響；自由空間中矢量光束彎曲傳播的可調控性能；設計和構建光學系統進行實驗研究。本項目研究將對光學測量、光通訊、光學微操縱、光電檢測技術、光與物質相互作用等領域帶來巨大推動作用，具有重要的理論研究意義和廣闊的套用前景。

結題摘要

本項目研究自由空間中光束彎曲傳播及其可調控性能，本項目在套用拓展、相關技術等方面取得的研究進展如下： 1、研究自由空間中彎曲傳播矢量光束本質問題 。基於光學矢量理論，研究了當前自由空間中彎曲傳播光束，對其產生和傳播深入了解。從麥克斯韋方程組中導出彎曲傳播標量光束的方法和過程，在項目組原有研究基礎上深化對光學矢量理論的分析，探索麥克斯韋方程組的奇異解存在問題。對彎曲傳播矢量光束解的理論推導過程進行總結分析基礎上，進行拓展，從數值計算、軟體仿真、理論推導、原理解析等多方面進行研究和探索彎曲傳播矢量光束本質，系統研究可能存在彎曲傳播矢量光場。 2、建立自由空間中彎曲傳播矢量光束的偏振態分布、角動量、波前相位等參量表征方法，探索光束光學參量對矢量光束傳播特性的作用。研究了自由空間中矢量光束彎曲傳播過程中，偏振態分布、自旋角動量、軌道角動量、波前相位對光束彎曲傳播路徑的影響，探索包含有偏振態分布、自旋角動量、軌道角動量、波前相位的光束彎曲傳播路徑方程，推導矢量光束彎曲傳播路徑方程隨偏振、角動量波前相位演化方程表達式。 3、在此基礎上，調節偏振態分布、角動量、波前相位，得到自由空間中矢量光束彎曲傳播行為變化規律。在研究了彎曲傳播矢量光束偏振態分布、波前相位和角動量對矢量光束傳播特性的作用的基礎上，以及在得到自由空間中矢量光束彎曲傳播行為變化規律前提條件下，探索了彎曲傳播矢量光束中偏振態、波前相位和角動量的調節原理及相關方法。