空間光孤子傳輸特性研究和用于神光裝置的束勻滑器件的應(yīng)用特性分析及測(cè)試.pdf

1、本論文是在國(guó)家自然科學(xué)基余項(xiàng)目和軍口863-804重大專項(xiàng)的支持下開展工作的，論文主要由兩個(gè)部分組成：第1部分空間光孤子傳輸特性研究；第Ⅱ部分用于神光裝置的束勻滑器件的應(yīng)用特性研究及測(cè)試。 第一部分的研究?jī)?nèi)容和成果包括以下三個(gè)方面： 一．根據(jù)非線性薛定諤方程對(duì)寄居于高斯背景光中的兩個(gè)光學(xué)渦流在傳輸過程中的相互作用做理論分析。然后利用分步付罩葉方法對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)拓?fù)渲笖?shù)相同時(shí)，渦流在橫向平面內(nèi)沿y方向勻速運(yùn)

2、動(dòng)；而拓?fù)渲笖?shù)相反時(shí)，渦流間的相互作用使得整個(gè)光場(chǎng)產(chǎn)生類似于對(duì)稱破缺的不穩(wěn)定性，原有的螺旋位相消失，并產(chǎn)生一個(gè)新的位錯(cuò)一邊位錯(cuò)。在此過程中整個(gè)光場(chǎng)的能量分佃發(fā)生改變，但拓?fù)渲笖?shù)守恒。由于線性介質(zhì)衍射效應(yīng)較強(qiáng)，渦流在傳播一定距離后衍射效應(yīng)將會(huì)變得很明顯。 二．沒計(jì)了一種由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的全息光柵。用全息干板和噴墨透明膠片制作的這種全息光柵。通過這種全息光柵在實(shí)驗(yàn)上產(chǎn)生了拓?fù)鋽?shù)從一階到高階的Laguerre-Gaussian模，同時(shí)觀察

3、到高階模的空間不穩(wěn)定特性。并且詳細(xì)討論了光柵制作過程中的各種控制參數(shù)如曝光時(shí)間及強(qiáng)度對(duì)光柵衍射效率的影響。最后我們提出了“分?jǐn)?shù)階螺旋位相片”的概念，用以產(chǎn)生光子軌道角動(dòng)量的疊加念。它在未來(lái)的光學(xué)捕獲、量子信息處理領(lǐng)域內(nèi)都具有潛在應(yīng)用價(jià)值。 三．設(shè)計(jì)并制作了可以產(chǎn)生帶有相反拓?fù)渲笖?shù)Laguerre-Gaussian模的全息光柵，并通過實(shí)驗(yàn)研究了帶有相反拓?fù)渲笖?shù)的Laguerre-Gaussian模間的相互作用。我們發(fā)現(xiàn)含有相反拓?fù)?/p>

4、指數(shù)的兩個(gè)LG模在傳播過程中其光場(chǎng)發(fā)生變化，觀察到隨著傳播距離的增加，兩個(gè)LG模的中心位相奇點(diǎn)會(huì)逐漸連成為一個(gè)弧形暗線形狀。在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了帶有相反拓?fù)渲笖?shù)的光學(xué)渦流中的螺旋位錯(cuò)在傳播過程中會(huì)演變?yōu)檫呂诲e(cuò)這一理論結(jié)果。 第Ⅱ部分的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果包括以下兩個(gè)方面： 一．在解決光場(chǎng)“均勻照明”問題方面，通過對(duì)系統(tǒng)模型的分析，我們將優(yōu)化因素融入迭代方法的框架內(nèi)，提出分步迭代算法，從而解決時(shí)間和精度的矛盾。二．分析用于均勻照明的多

5、臺(tái)階束勻滑器件的應(yīng)用特性問題，用計(jì)算機(jī)模擬具有加工工藝誤差和非同軸、離焦對(duì)靶場(chǎng)均勻性的影響，重點(diǎn)分析模擬了由于加工工藝的誤差對(duì)靶場(chǎng)均勻性的影響，并且通過實(shí)驗(yàn)證明了多臺(tái)階束勻滑器件具有較大的適應(yīng)性，可以滿足工程應(yīng)用的要求。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)： 一．利用計(jì)算全息方法設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生Laguerre-Gaussian模的全息光柵。分別用兩種記錄介質(zhì)-全息干板和噴墨透明膠片-制作了全息光柵。通過這種全息光柵，實(shí)驗(yàn)上產(chǎn)生拓?fù)鋽?shù)從一階到高

6、階的Laguerre-Gaussian模，同時(shí)觀察到高階模的空間不穩(wěn)定特性。我們還詳細(xì)討論光柵制作過程中的各種控制參數(shù)如曝光時(shí)間及強(qiáng)度對(duì)光柵衍射效率的影響。 二．實(shí)驗(yàn)研究帶有相反拓?fù)渲笖?shù)的Laguerre-Gaussian模間的相互作用，發(fā)現(xiàn)含有相反拓?fù)渲笖?shù)的兩個(gè)Laguerre-Gaussian模在傳播過程中其光場(chǎng)發(fā)生變化，觀察到隨著傳播距離的增加，兩個(gè)Laguerre-Gaussian模的中心位相奇點(diǎn)會(huì)逐漸連成為一個(gè)弧形暗線