周期性结构对矢量光场的调控及其在位移测量中的应用

发布时间：2023-02-26 06:49

　　矢量光场由于其独特的性质和潜在的实际应用价值,逐渐引起了人们极大的关注,且其光场偏振态(SoP)分布受到了初始相位、径向调控参数、偏振拓扑荷等参数的影响。本论文较为系统的研究了矢量光场通过一些周期性结构(单缝、圆孔、光栅等)后的传输特性。具有不同SoP分布的矢量光场,在单缝和圆孔的夫琅禾费衍射中,远场分布呈现出不同特性。通过对入射光场的横截面中SoP径向变化的矢量光场的调控,得出总的干涉强度以及x和y两个偏振分量分布分别受到初始矢量光场的拓扑电荷m、初始相位θ₀和径向调控参数l的调控的结论。通过对SoP分布沿光栅的垂直方向变化的矢量光场的光栅衍射的研究,结果表明可以通过对入射光场的横截面中径向变化的偏振态矢量光场的调控,得到远场中的x、y方向以及总的复杂衍射条纹。光栅传感位移测量系统逐步向智能化方向发展,而矢量光场的应用领域也非常的广泛,包括光学位移测量,光学成像,激光测绘等。又因为矢量光场有着许多不同于标量光场的独特性质,在矢量光场通过光栅后x-和y-偏振分量的条纹叠加产生莫尔条纹,利用矢量光的这一特性设计了一套基于矢量光场的位移测量系统,并应用于精密位移数控检...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 光场偏振态
        1.2.1 椭圆偏振
        1.2.2 线偏振和圆偏振
        1.2.3 三角函数描述偏振态
    1.3 矢量光场介绍
    1.4 矢量光场产生方法介绍
        1.4.1 主动产生矢量光场的方法介绍
        1.4.2 被动产生矢量光场的方法介绍
        1.4.3 基于 4F光学系统下产生任意偏振态分布矢量光场的方法介绍
    1.5 本章小结
第二章 矢量光场的单缝和圆孔夫琅禾费衍射
    2.1 夫琅禾费衍射与屏函数的傅立叶变换
    2.2 矢量光场的单缝夫琅和费衍射
        2.2.1 数学描述
        2.2.2 干涉图样仿真与结果分析
    2.3 混合偏振态矢量光的圆孔夫琅禾费衍射
        2.3.1 混合偏振态矢量光场在圆域中的数学描述
        2.3.2 调控参数l和拓扑荷m对衍射分布的影响及分析
        2.3.3 衍射结果分析
    2.4 本章小结
第三章 混合偏振态矢量光场在双缝干涉模型中的传输特性
    3.1 光路设计
    3.2 数学描述
    3.3 干涉图样仿真与结果分析
        3.3.1 调控参数l对干涉条纹的影响
        3.3.2 调控参数m对干涉条纹的影响
        3.3.3 调控参数θ₀对干涉条纹的影响
    3.4 本章小结
第四章 矢量光场在光栅衍射中的传输特性
    4.1 数学描述
    4.2 衍射图样仿真与结果分析
        4.2.1 缝数N对矢量光场衍射图样的影响
        4.2.2 径向调控参数l对衍射图样的影响
    4.3 本章小结
第五章 矢量光在位移测量中的应用
    5.1 一种基于矢量光位移测量系统
        5.1.1 位移测量系统介绍
        5.1.2 理论分析计算
        5.1.3 图样仿真
    5.2 光栅位移测量在精密位移数控系统中的应用
        5.2.1 系统与电路设计
        5.2.2 系统软件设计
    5.3 位移测量系统评价
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3750037