部分相干軸對稱偏振光束的傳輸特性及其套用研究

《部分相干軸對稱偏振光束的傳輸特性及其套用研究》是依託武漢理工大學，由賈信庭擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：部分相干軸對稱偏振光束的傳輸特性及其套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：賈信庭
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

軸對稱偏振光束是具有空間非均勻偏振分布的矢量光束，其偏振態在光束橫截面上呈軸對稱性。因其獨特的光學特性，軸對稱偏振光束在現代光學套用中展示出重要的套用價值。本項目將建立具有任意偏振分布的部分相干軸對稱偏振光束在自由空間中和湍流大氣中傳輸的理論模型，研究其傳輸特性、非傍軸性、光束質量、偏振特性和空間相干性。建立任意軸對稱偏振光束在光學捕獲中的理論模型，分析軸對稱偏振光束在光學捕獲中獨特的套用價值。本項目所取得的研究成果將有助於指導該類型矢量光束在現代光學中的套用，促進雷射理論和雷射技術的發展。

結題摘要

偏振是光波的重要屬性之一。基於光波的偏振分布，光可以分為空間均勻偏振光和空間非均勻偏振光。作為非均勻偏振光的一種特殊形式，軸對稱偏振光束由於具有獨特的偏振分布和聚焦特性，從而使它在電子加速、光學捕獲、雷射加工、光學顯微鏡、光學存儲和光通信等領域展現出巨大的套用前景。 主要研究內容包括以下幾個部分： (1) 研究了任意偏振級次的軸對稱偏振光束在自由空間中的非傍軸傳輸特性。結果表明，軸對稱偏振光束在自由空間中的非傍軸傳輸特性與徑向階數、偏振階數和束腰寬度等參數密切相關。高階軸對稱偏振光束比徑向偏振光束更加容易受到非傍軸性的影響。該研究結果將有助於操控任意偏振級次的軸對稱偏振光束。 (2) 研究了高階龐加萊球上的任意矢量渦旋光束經圓孔衍射的遠場矢量結構。分析了矢量渦旋光束的TE項、TM項和總的遠場能流分布，包括軸對稱偏振光束、圓偏振渦旋光束和橢圓偏振渦旋光束等特殊情況。結果表明，拓撲荷數、截斷參數和橢圓率角對矢量渦旋光束的遠場矢量結構具有重要的影響。該研究結果將有助於分析矢量渦旋光束在光學捕獲中的套用價值。 (3) 研究了部分相干軸對稱偏振光束在湍流大氣中的傳輸特性。分析了經圓孔衍射的部分相干軸對稱偏振光束在湍流大氣中的平均光強、偏振度和相干度。結果表明，圓孔衍射效應和大氣湍流共同影響著部分相干軸對稱偏振光束在湍流大氣中的傳輸特性、偏振特性和相干性。該研究結果將有助於分析部分相干軸對稱偏振光束在雷射雷達、遙感和光通信等領域的套用價值。 (4) 研究了高階龐加萊球上的任意矢量渦旋光束經圓孔衍射的非傍軸傳輸特性。結果表明，非傍軸性和圓孔衍射效應對矢量渦旋光束的非傍軸傳輸特性產生了重要影響。 (5) 研究了高階龐加萊球上的任意矢量渦旋光束的產生方法。基於馬赫-曾德爾干涉儀，實現了高階龐加萊球上的任意矢量渦旋光束的變換。