柱矢量光场传输及辐射力特性研究

发布时间：2024-12-22 04:38

　　偏振是光的一个重要性质。光的这种矢量性质及其与物质的相互作用可以产生许多奇特的光学现象。近年来,柱矢量(cylindrical vector,CV)光束因其独特的偏振和聚焦特性,在高分辨成像、光学存储、纳米光刻、光学捕获、粒子加速等领域得到了广泛的关注。因此,探究与调控CV光束的紧聚焦特性是一项重要的课题。本文基于Richards-Wolf矢量衍射理论,结合螺旋相位对光束的波前调制,系统的研究了CV光束的紧聚焦特性及粒子在紧聚焦光场中的光学力特性,主要研究内容如下:1.基于矢量衍射理论,推导并建立了紧聚焦CV光束的电场和坡印廷矢量分布解析式。讨论了偏振指数、偏振初始位相、螺旋相位的拓扑荷对紧聚焦场分布的影响。2.在紧聚焦径向和角向偏振光中加入传统的螺旋相位,得到了焦平面上具有旋转对称的横向能量流环。进一步设计了环形的相位掩模,实现了对紧聚焦径向和角向偏振光场横向能量流的多边形调控。这种特殊的效果能够使可吸收颗粒可以沿着更灵活的路径运输。3.研究了紧聚焦CV光场对粒子的光辐射力作用。数值计算了紧聚焦CV光场中的自旋角动量、粒子上的光学力和光力矩大小。结果表明,自旋角动量的方向和大小,以及粒...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1（a）广义柱矢量光束，（b）径向偏振光束，（c）角向偏振光束

肮步沟拇殴舱裣晕⒕礫5759]等。1.2柱矢量光场概述近年来，CV光束因其独特的聚焦特性和在荧光显微镜[3]、高密度光学数据存储[60]、光学捕获[6162]、粒子和电子加速[63]等方面的应用而受到广泛关注。众所周知，沿z方向上传播的任意CV光束，在垂直于传播方向的x-y平面上....

图1.2紧聚焦角向偏振光束在（a）焦平面和（b）沿光轴上的强度分布[19]

山东理工大学硕士学位论文第一章绪论3随着研究者们对CV光束探究的深入，其独特丰富的紧聚焦性能备受人们的广泛关注，取得了许多重要意义的成果，并广泛应用于物理、生物与材料等领域。2000年美国罗切斯特大学的K.Youngworth和T.Brown第一次展示了矢量光场在高NA物镜焦区附....

图1.3五环形相位滤波器调制后电场强度在y-z平面分布图[32]

山东理工大学硕士学位论文第一章绪论4究员通过五环型双元相位光学元件和高NA透镜的组合聚焦RP振贝塞尔高斯光束[32]，如图1.3所示。创造了一个纯纵向约在4λ自由空间范围内非衍射的光束，并且横向光斑尺寸为0.43λ，作者把这种光场称为“光针”。在此基础上，K.Rajesh等人提出....

图1.4（a）拓扑电荷为l=1的径向涡旋光束可得到空心光束阵列

山东理工大学硕士学位论文第一章绪论5种非衍射暗通道可以用于原子光学实验，如原子透镜、原子阱和原子开关等。随后，H.Ren等人聚焦通过π相位阶跃的滤波器调制的AP光束[70]，可以得到偏振态可控和不完全相同的多焦阵列，此结果在平行偏振复用光记录中有潜在的应用。总之，这些结果不仅拓宽....

本文编号：4019449