部分相干高階高斯光束產生及傳輸特性研究

《部分相干高階高斯光束產生及傳輸特性研究》是依託蘇州大學，由王飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：部分相干高階高斯光束產生及傳輸特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王飛
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

部分相干高階高斯光束（主要指拉蓋爾-高斯光束和厄米-高斯光束）由於其豐富的物理特性以及極具潛力的套用前景受到了廣泛地關注。本項目理論結合實驗研究部分相干高階高斯光束的產生方法及其傳輸性質。主要研究以下幾個方面的問題：產生部分相干高階高斯光束的實驗系統；部分相干高階高斯光束經過湍流介質的傳輸機理，分析湍流介質引起光束性質的改變，探索通過控制光束的初始參數降低湍流影響；部分相干高階高斯光束的矢量結構特性及經過光學系統的傳輸特性，探索利用調節相干性和偏振特性來調控光強的空間分布；發展新的檢測技術，測量光束經過光學系統和湍流介質的偏振態、相干長度、光強分布等參數。本項目的工作將豐富部分相干高階高斯光束的傳輸理論，為部分相干高階高斯光束在光通信和光學微操控中的套用提供理論和實驗依據。

結題摘要

近年來，部分相干高階高斯光束引起了人們的興趣，它不僅具有高階高斯光束基本的特點，而且相干特性的引入使部分相干高階高斯光束出現了許多不同於高階高斯光束的特性，導致光束在時空演化及與介質相互作用方面出現新的效應。在本項目，我們主要開展了一下幾方面的工作: 1. 相干性可控的部分相干高階高斯光束的實驗產生。在這個工作中，我們主要採用了完全相干的雷射束經過旋轉毛玻璃產生部分相干光束，然後再利用空間光調製器或者偏振轉換器件，產生部分相干高階高斯光束。基於這個方法，我們產生了空間相干長度可控的部分相干拉蓋爾-高斯光束、部分相干角向/徑向偏振光束及特殊關聯結構光束等；2. 部分相干高階高斯光束經過湍流介質及複雜光學系統後的時空演化特性的理論和實驗研究；在實驗方面，我們主要開展了部分相干徑向偏振及渦旋光束經過實驗室模擬的湍流後的光束漂移及光束閃爍因子的測量，研究表明，通過調製部分相干光束的偏振和相位結構，能有效的降低湍流引起的光強閃爍和光斑漂移，這在自由空間光通信中有重要的潛在套用。此外，我們理論上研究了部分相干徑向/角向偏振光束經過高數值孔徑聚焦系統和單透鏡系統後的光強分布、偏振結構的演化特性；研究表明，通過控制光束的相干性和偏振結構能夠有效的控制光束在焦面上的光強分布，達到光束整形的目的；另一方面，我們還研究了部分相干柱偏振光束在湍流大氣中的光強，偏振度及相干度的演化特性，得到了該光束在湍流大氣中傳輸的交叉譜密度解析公式。3. 光束相干結構測量技術的研究。我們改進了測量光束相干結構的方法，利用CCD 器件拍攝光斑圖片，然後通過一定的算法直接得到二維分布的光束相干結構函式的模。