隨機電磁光束在單軸晶體中傳輸的理論與實驗研究

《隨機電磁光束在單軸晶體中傳輸的理論與實驗研究》是依託蘇州大學，由劉琳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：隨機電磁光束在單軸晶體中傳輸的理論與實驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉琳
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

隨機電磁光束，又稱矢量部分相干光束，在自由空間光通訊、材料加工和微觀粒子捕獲等領域有著廣闊的套用的前景，是當前雷射光學研究的熱點之一。隨機電磁光束在傳輸過程中的光參數演化既與光源的相干性和偏振特性有關，也和傳輸過程所處介質的特性有關。由於單軸晶體在設計偏振片和相位補償片方面有重要的套用價值，本課題將開展隨機電磁光束在單軸晶體中傳輸的理論與實驗研究。主要研究內容有：一般化的複雜矢量光束即含有扭曲相位因子的隨機電磁光束在傍軸區域以及非傍軸區域經過晶體傳播後的光束演變特性。在實驗上產生隨機電磁光束，測量產生光束的特性參數，分析研究隨機電磁光束在晶體中的傳播規律。本項目的研究工作不僅揭示了晶體對隨機電磁光束的調控作用，而且實驗產生的隨機電磁光束也為開展該光束在其它介質中傳播規律的實驗研究做了前期工作。

結題摘要

部分相干光在傳輸過程中光束的相關性和偏振性是相互聯繫和影響的，因此有必要開展同時具有部分偏振和部分相干特性的矢量部分相干光束即隨機電磁光束傳輸特性的研究。隨機電磁光束在傳輸過程中的光束參數的演化既與光源的相干性和偏振特性有關，也和傳輸過程所處介質的特性有關。由於單軸晶體在設計偏振片和相位補償片方面有重要的套用價值，本課題開展了隨機電磁光束在單軸晶體中傳輸的理論與實驗研究。本課題主要開展了以下研究：（1）含有扭曲因子的隨機電磁光束在近軸區域經過晶體傳播後的光束演變特性,獲得了含有扭曲相位因子的一般化複雜隨機電磁光束在單軸晶體中沿垂直於光軸方向傳播的光強、偏振度以及相干度的分布。利用光強、偏振度以及相干度的分布對稱軸的旋轉情況我們可以判斷光束攜帶的扭曲相位的狀態。（2）含有扭曲相位因子隨機電磁光束的二階矩以及光束的軌道角動量。根據含扭曲相位的電磁高斯謝爾模光束軌道角動量的一般表達式得到了光束在單軸晶體中沿垂直於光軸方向傳播時軌道角動量的變化，通過改變非尋常折射率與尋常折射率之比以及初始的扭曲相位可以調控光束軌道角動量線性變化的速度。（3）具有徑向偏振態分布的扭曲隨機電磁光束在單軸晶體中的傳輸規律, 獲得了在各向異性的單軸晶體中，徑向偏振態和扭曲位相對對隨機電磁光束光強分布、偏振度以及偏振態分布的調控規律。（4）具有特殊關聯的部分相干光的復高斯表示及其在單軸晶體中的傳播特性。在單軸晶體中改變非尋常折射率與尋常折射率之比可以有效地控制厄密高斯關聯高斯謝爾模光束的自分裂速度。