飛秒矢量光場與各向異性材料相互作用研究

《飛秒矢量光場與各向異性材料相互作用研究》是依託東南大學，由顧兵擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：飛秒矢量光場與各向異性材料相互作用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：顧兵
• 依託單位：東南大學

中文摘要

矢量光場與物質相互作用導致了眾多不同於標量光場的新穎效應，在光鑷、超分辨顯微和非線性光學等方面得到了廣泛套用。本項目提出運用飛秒矢量光場研究材料的各向異性非線性光學效應，利用各向異性材料實現對矢量光場的偏振態調控。圍繞飛秒矢量光場與各向異性非線性光學材料相互作用，主要研究飛秒矢量光場激發各向異性材料導致的新穎非線性光學效應，分析各向異性材料對矢量光場的偏振態調控，發展基於偏振態控制的全光光子學器件。通過本項目的實施建立和發展矢量光場與各向異性材料相互作用的非線性極化理論；揭示飛秒矢量光場與各向異性非線性光學材料相互作用後光場的傳輸和偏振態演化規律，期待發現新穎的非線性光學效應；掌握各向異性非線性光學材料對矢量光場偏振態調控的規律和最佳途徑，發展各向異性光散射器、偏振態控制的光限幅器和偏振靈敏的光探測器。

結題摘要

與標量光場相比，偏振態具有空間結構的矢量光場具有獨特的焦場特性，在與材料相互作用過程中，激發了其獨特的線性和非線性光學效應，在光學捕獲、光限幅和非線性光學顯微等方面表現出了廣闊的套用前景。在本項目的資助下，課題組圍繞飛秒矢量光場與各向異性非線性光學材料相互作用，主要開展了飛秒矢量光場激發下的各向異性非線性光學效應和各向異性非線性光學材料對矢量光場的偏振態調控及其套用研究，取得了如下階段性科研成果：（1）新型矢量光場的生成與物理特性。實驗生成了橢圓偏振矢量光場，基於一對正交橢圓偏振基矢合成的任意矢量光場和冪指數角向變化矢量光場，並且研究了其相應的物理特性。（2）矢量光場激發的各向同性和各向異性非線性光學效應。研究了雜化偏振矢量光場通過各向同性非線性光學介質後的自衍射和非線性偏振旋轉效應；報導了徑向偏振光激發各向同性和各向異性雙光子吸收器的光限幅效應。（3）各向異性線性和非線性光學材料對矢量光場的偏振態調控。研究了用各向異性克爾非線性效應調控徑向偏振光的偏振和自旋角動量分布；報導了新穎的徑向變化非線性偏振旋轉效應；觀察了單軸晶體中雜化偏振矢量光場的偏振旋轉效應。（4）矢量光場在光鑷和Z-掃描表征技術等方面的套用研究。通過調控光場的偏振態分布，實現了諸如共振金屬粒子、電介質瑞利粒子和非線性光學納米粒子等的捕獲和操控。發展了矢量光束Z-掃描技術分別表征各向同性非線性折射和飽和吸收效應。通過本項目的實施，揭示了飛秒矢量光場與各向異性非線性光學材料相互作用後光場的傳輸和偏振態演化規律，發現了徑向變化非線性偏振旋轉等新穎的非線性光學效應並闡明了其物理機理；掌握了各向異性線性和非線性光學材料對矢量光場偏振態調控的規律，探討了其在光鑷技術、偏振旋轉、光限幅器和Z-掃描等方面的套用。