基于矢量偏振谐振腔的高功率径向偏振光束产生研究

发布时间：2024-02-03 18:22

　　径向偏振光束偏振分布的旋转对称性,使其在激光加工、光学显微、粒子捕获、等离激元、激光加速等应用领域具有独特的优势。本文针对矢量偏振谐振腔产生高功率径向偏振光进行了理论和试验研究。主要的研究内容如下:(1)研究了矢量偏振光学的数值计算理论,包括偏振光学的矩阵理论(琼斯矢量、琼斯矩阵、斯托克斯参数、米勒矩阵等)、矢量偏振光束的表征以及矢量光场的衍射积分理论,为偏振光学及偏振敏感谐振腔的数值计算打下了理论基础。(2)研究了偏振敏感谐振腔本征模式的计算方法。基于琼斯矢量理论,提出了用于偏振敏感谐振腔本征模式计算的矢量Fox-Li迭代法和矢量特征向量法。与矢量Fox-Li迭代法相比,矢量特征向量法可以一次求解偏振敏感谐振腔内的多个本征模式,包括标量模式和矢量模式。(3)研究了球面矢量偏振谐振腔的模式特性。采用矢量特征向量法研究了球面矢量偏振谐振腔的偏振参数、菲涅尔数和几何参数对腔内模式选择和模场分布的影响。得出了要在球面矢量偏振半共焦腔内获得最低阶矢量偏振模式,需要偏振器件的TM和TE偏振反射系数差大于0.0225、谐振腔的菲涅尔数取值在2².5范围的结论。然后,设计了矢量...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-2相干叠加得到(a)角向或(b)径向偏振光的原理图

(a)(b)图1-1零阶矢量拉盖尔高斯光束：(a)角向偏振模式，(b)径向偏振模式作特殊说明，本论文中所提到的径向和角向偏振模式特指零阶径向如图1-1所示，径向和角向偏振模式的偏振分布均具有旋转对称性在偏振“奇点”[1]，径向和角向偏振模式表现为中心光强为零的“环状式(....

图1-4碳钢对TE偏振和TM偏振CO2激光的吸收率与入射角的关系曲线

图1-3半波片实现径向偏振和角向偏振转换的原理图偏振光的应用束偏振分布的旋转对称性，使其在激光加工、光学加速等应用领域具有独特的优势，下面将分别进行接等激光加工领域，材料对激光的吸收率对激光加工来说，特定的材料对激光的吸收率主要与激光波长图1-4所示，为碳钢对TE偏振....

图1-6不同偏振态飞秒激光在硅表面形成的微结构：(a)线偏光，(b)径向偏振光，(c)角向偏振光径向偏振光具有旋转对称的偏振分布，在强聚焦时表现出与普通的线偏光或圆偏

2m/min3m/min4m/min8m/min14m/min18m/min图1-5不同焊接速度下，不同偏振光的焊接质量在微纳制造领域，径向偏振光还被用于条纹微结构的加工。采镍、银、硅等材料时，由于材料对飞秒径向偏振光的不均匀吸会在材料表面形成相应的微结构[10-....

图1-7光场强聚焦光线追踪模型，(a)线偏振光，(b)径向偏振光径向偏振光的强聚焦特性还可以用于高分辨光学成像，如共焦光学显微镜、双光

所以经大数值孔径透镜聚焦后，在平行于光轴的任意平面内，会形成较强的纵向场分布，如图1-7(b)所示。随后，R.Dorn等人通过实验证明，径向偏振光经大数值孔径聚焦系统的强聚焦后，可以突破传统光学的衍射极限[15]，得到的聚焦光斑尺寸可以达到20.161，而线偏振光在相同条....

本文编号：3894484