空间光场的非线性光学调制方法研究
发布时间：2021-02-14 02:50
近年来,无衍射光束因特殊的光场分布和传播特性在诸多科学与技术领域得到了广泛而深入的应用,比如激光加工、激光引导、光学微操控、原子光学、光学显微成像等。易操作、低成本、高质量的无衍射光束产生方法在实际应用中至关重要。针对目前常用方法的不足（光束尺寸不可调,操作复杂等）,本论文采用非线性光学方法进行空间光场调控,具体工作和创新点如下:第一,以铷（Rb）原子蒸汽为样品,研究了基于克尔效应的空间自相位调制（self-phase modulation,SPM）,并且将其应用于光限幅中。研究发现,SPM产生的远场衍射图案虽然会受入射光功率、样品浓度以及样品的位置的影响,但是光限幅性能却只与样品的位置有关,当样品距离激光焦点-10 mm左右时,限幅阈值和钳位输出最小,光限幅性能最好。进一步地,根据样品处于不同位置时远场衍射图样的变化特征,并结合克尔效应和SPM理论,详细地分析了样品位置对光限幅性能的影响机制。这部分工作在基于SPM的光限幅器、全光开关、空心光束产生、冷原子捕获等应用领域具有重要的意义。第二,以Rb原子蒸汽为样品,研究了基于克尔效应的空间交叉相位调制（cross-phase modul...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)零阶贝塞尔光束的径向分布
图 1.2 (a)高阶贝塞尔光束的径向分布。(b)高阶贝塞尔光束的三维分布图。贝塞尔光束具有两个优异的特性，即无衍射特性和自愈特性。无衍射是指光强布在传播过程中不会发生改变。这一特性从公式 (1.3) 也可以看出的，因为在贝塞光束的光电场表达式中传播距离 z 只存在于在相位因子上，说明光强的分布和与播距离是无关的。对于实验中所获得的近似贝塞尔光束，一般认为只要光束中间亮(或暗斑)的强度和尺寸不随传播距离发生变化，即可近似认为该光束具有无衍射特虽然近似贝塞尔光束的无衍射距离是有限的，但远远超过高斯光束的瑞利距离，而近似贝塞尔光束的中心光斑强度减小速度也很缓慢。所以虽然近似贝塞尔光束和理贝塞尔光束存在一定的差异，但是为了方便起见，近贝塞尔光束也被称为贝塞尔光束贝塞尔光束另一个特性就是自愈特性，是指当贝塞尔光束在传播的过程中经过障碍后，其波面会因为障碍物的衍射、散射、吸收等发生改变，但是当它再继续传播一距离后，其光强分布又会得到恢复，即恢复贝塞尔分布。
行捕捉的技术，也被称作“激光捕获术”，是。由于可以在对细胞、微粒、细菌等微小物体得到了研究者的广泛关注 (如图 1.3)[29]。目如在生命科学中，利用光镊技术可以在对目的提取 (如图 1.4)[30, 31]，对活体细胞进行实对单细胞或单颗粒进行拉曼光谱分析[33]等。然而高斯光束对微粒的捕获不够稳定，捕获斯光束光镊的捕获效率也比较低，这是因为仅能捕捉一个颗粒。近些年来，空心光束和大地提高了捕获的稳定性和捕获效率。空心空心光束光镊的捕获稳定性比高斯光束光镊布能够同时形成多个光阱，能够一次性捕获
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种产生Mathieu光束的光学系统[J]. 王硕琛,吴逢铁,冯聪. 光学学报. 2017(02)
[2]绿光LED产生无衍射Bessel光束[J]. 程治明,吴逢铁,范丹丹,方翔. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(08)
[3]无衍射激光通信模拟实验系统的设计与实现[J]. 李萌,王中宇. 激光杂志. 2009(02)
[4]Generation of sub-wavelength and super-resolution longitudinally polarized non-diffraction beam using lens axicon[J]. K.B.Rajesh,P.M.Anbarasan. Chinese Optics Letters. 2008(10)
[5]局域中空光束中原子的强度梯度冷却[J]. 印建平,高伟建. 物理学报. 2004(12)
[6]应用光学微操作技术分选单条水稻染色体[J]. 王浩威,刘晓辉,李银妹,韩斌,楼立人,王康俊. 生物物理学报. 2004(01)
[7]高斯光束通过非线性介质后的远场衍射图样的研究[J]. 何坤娜,邓罗根. 强激光与粒子束. 2003(10)
[8]自由空间光通信技术[J]. 朱震,陈凌. 光通信技术. 2003(01)
[9]液晶纯位相空间光调制器[J]. 胡晓改,薛唯. 激光与光电子学进展. 2001(12)
[10]采用液晶空间光调制器进行激光光束的空间整形[J]. 陈怀新,隋展,陈祯培,安波,李明中. 光学学报. 2001(09)
硕士论文
[1]联合变换相关器相关面处理技术研究[D]. 李全勇.长春理工大学 2007
本文编号：3032993
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)零阶贝塞尔光束的径向分布
图 1.2 (a)高阶贝塞尔光束的径向分布。(b)高阶贝塞尔光束的三维分布图。贝塞尔光束具有两个优异的特性，即无衍射特性和自愈特性。无衍射是指光强布在传播过程中不会发生改变。这一特性从公式 (1.3) 也可以看出的，因为在贝塞光束的光电场表达式中传播距离 z 只存在于在相位因子上，说明光强的分布和与播距离是无关的。对于实验中所获得的近似贝塞尔光束，一般认为只要光束中间亮(或暗斑)的强度和尺寸不随传播距离发生变化，即可近似认为该光束具有无衍射特虽然近似贝塞尔光束的无衍射距离是有限的，但远远超过高斯光束的瑞利距离，而近似贝塞尔光束的中心光斑强度减小速度也很缓慢。所以虽然近似贝塞尔光束和理贝塞尔光束存在一定的差异，但是为了方便起见，近贝塞尔光束也被称为贝塞尔光束贝塞尔光束另一个特性就是自愈特性，是指当贝塞尔光束在传播的过程中经过障碍后，其波面会因为障碍物的衍射、散射、吸收等发生改变，但是当它再继续传播一距离后，其光强分布又会得到恢复，即恢复贝塞尔分布。
行捕捉的技术，也被称作“激光捕获术”，是。由于可以在对细胞、微粒、细菌等微小物体得到了研究者的广泛关注 (如图 1.3)[29]。目如在生命科学中，利用光镊技术可以在对目的提取 (如图 1.4)[30, 31]，对活体细胞进行实对单细胞或单颗粒进行拉曼光谱分析[33]等。然而高斯光束对微粒的捕获不够稳定，捕获斯光束光镊的捕获效率也比较低，这是因为仅能捕捉一个颗粒。近些年来，空心光束和大地提高了捕获的稳定性和捕获效率。空心空心光束光镊的捕获稳定性比高斯光束光镊布能够同时形成多个光阱，能够一次性捕获
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种产生Mathieu光束的光学系统[J]. 王硕琛,吴逢铁,冯聪. 光学学报. 2017(02)
[2]绿光LED产生无衍射Bessel光束[J]. 程治明,吴逢铁,范丹丹,方翔. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(08)
[3]无衍射激光通信模拟实验系统的设计与实现[J]. 李萌,王中宇. 激光杂志. 2009(02)
[4]Generation of sub-wavelength and super-resolution longitudinally polarized non-diffraction beam using lens axicon[J]. K.B.Rajesh,P.M.Anbarasan. Chinese Optics Letters. 2008(10)
[5]局域中空光束中原子的强度梯度冷却[J]. 印建平,高伟建. 物理学报. 2004(12)
[6]应用光学微操作技术分选单条水稻染色体[J]. 王浩威,刘晓辉,李银妹,韩斌,楼立人,王康俊. 生物物理学报. 2004(01)
[7]高斯光束通过非线性介质后的远场衍射图样的研究[J]. 何坤娜,邓罗根. 强激光与粒子束. 2003(10)
[8]自由空间光通信技术[J]. 朱震,陈凌. 光通信技术. 2003(01)
[9]液晶纯位相空间光调制器[J]. 胡晓改,薛唯. 激光与光电子学进展. 2001(12)
[10]采用液晶空间光调制器进行激光光束的空间整形[J]. 陈怀新,隋展,陈祯培,安波,李明中. 光学学报. 2001(09)
硕士论文
[1]联合变换相关器相关面处理技术研究[D]. 李全勇.长春理工大学 2007
本文编号：3032993
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3032993.html
