基于方位角随机相位调制产生无衍射散斑

发布时间：2020-12-31 23:52

　　无衍射光束在传播方向上强度分布不变,具备无衍射性、自愈性等独特性质,自提出以来,受到了广泛关注与研究。由无衍射光束中最早的成员Bessel光束衍生出的无衍射散斑,不仅具备Bessel光束的无衍射等特性,还具备了散斑的随机分布等特性,在散斑成像、幻影成像等领域以其大景深、抗干扰等独特的优势体现出很好的应用前景。自无衍射散斑提出以来,人们提出的多种产生无衍射散斑的方法,在本质上均为产生锥形平面波系,并对其中各分量进行随机调制,不同方法在光能利用率、光路复杂性及实现难度等方面各有优劣。本文根据已有的无衍射散斑产生方法,结合轴锥棱镜产生Bessel光束原理,提出一种基于方位角随机相位调制的无衍射散斑产生新方法,从理论分析和实验两方面对该方法进行研究,验证了其合理性、可行性和实用性。本文主要研究成果如下:1.提出一种基于方位角随机相位调制产生无衍射散斑的新方法,并对该方法产生无衍射散斑的原理及产生光场的性质进行了理论分析。该方法通过将方位角细分并赋以仅随方位角变化的随机相位值,并与轴锥棱镜相位分布进行叠加,从而得到可以产生无衍射散斑的相位膜片;该相位膜片可以显示在纯相位空间光调制器上,实现对入射... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２左图所示是相位分布膜片生成过程，右图是该方法的实验结果??（４）涡旋光束法??

圓画圓??羅＿＿??图１－２左图所示是相位分布膜片生成过程，右图是该方法的实验结果??（４）涡旋光束法??为了控制传统涡旋光束的光束直径，２０１３年ＡｎｄｒｅｙＳ．Ｏｓｔｒｏｖｓｋｙ＾提出了完美??光学涡旋（Ｐｅｒｆｅｃｔ?Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｖｏｒｔｅｘ?／?ＰＯＶ）并利用液晶空间光调制器产生了该光束，??ＰＯＶ光束半径不随光束阶次变化而变化。２０１６年，ＳａｌｌａＧａｎｇｉＲｅｄｄｙｌＭ等人提出??利用ＰＯＶ光束产生无衍射散斑的方法，Ｋ）Ｖ光束由贝塞尔－高斯（Ｂｅｓｓｅｌ－Ｇａｕｓｓ／??ＢＧ）光束傅里叶变换得到，产生ＢＧ光束的相位模板为轴锥棱镜分布叠加涡旋相??位分布，Ｒｅｄｄｙ指出，经过研磨玻璃平板（Ｇｒｏｕｎｄ?ＧｌａｓｓＰｌａｔｅ／ＧＧＰ）调制后的ＰＯＶ??光束，其傅里叶变换为无衍射散斑场，其装置如图１－３所示。??Ｌ１?靂?＜?Ｌ２??＿＿＿??Ｉ?ＣＣＤ??ＧＧＰ?Ｃａｍｅｒａ??图１－３涡旋光束法产生无衍射散斑场装置图

?关的振幅和相位；这些散射子波相互叠加干涉，在空间产生看似杂乱却具有一定统??计分布的亮暗相间的颗粒状光强分布，这种光强分布就是散斑图样（ＳＰｅｃｋｌｅｓ）；上??述过程可由图２－１直观说明。从数学上来说，每个次级球面波在观察点出的光场??可以看作是一个相幅矢量，这些相幅矢量具有各自独立无关的振幅和幅角’它们之??间的相干叠加可以用随机行走（Ｒａｎｄｏｍ?ｗａｌｋ）来描述，在复平面上如图２－２所不，??合成相幅矢量的大小取决于各分量的相对相位，合成相幅矢量长度的平方就是该??观察点的散斑强度。??ｗ＿??图２－１散斑产生示意图，（ａ）散射面上的每一点可以看作是一个次波源，（ｂ）??观察点处的光场是各次波源所发出的次级球面的相干叠加，（ｃ）散斑强度分布??１１??


本文编号：2950536