隨機電磁光束的大數(shù)值孔徑聚焦.pdf

1、激光束的大數(shù)值孔徑聚焦是近年來興起的新課題，特別是1959年提出Debye矢量衍射積分理論后，很多研究者對各類光束的大數(shù)值孔徑聚焦做了相關的研究。在本論文中，我們以常見渦旋和非渦旋光束，如拉蓋爾-高斯光束，貝塞爾-高斯光束和高斯光束為例，詳細研究了各種不同偏振類型光束經(jīng)過大數(shù)值孔徑透鏡聚焦后在聚焦場的聚焦特性，以及相關參數(shù)變化對聚焦特性的影響。主要工作包括：
　　 1.從Debye矢量衍射積分理論出發(fā)，研究了線偏振超短光脈沖經(jīng)過

2、大數(shù)值孔徑透鏡聚焦的聚焦特性，呈現(xiàn)了渦旋和非渦旋超短光脈沖的聚焦過程，并研究了超短光脈沖在傳輸過程中的速度變化。研究結果表明：在大數(shù)值孔徑聚焦的過程中，超短光脈沖的傳輸速度會發(fā)生變化，出現(xiàn)快光和慢光的現(xiàn)象。并且，非渦旋超短光脈沖的傳輸速度比渦旋脈沖的傳輸速度大。另外，超短光脈沖的大數(shù)值孔徑聚焦可以提高光學系統(tǒng)的時空分辨率。
　　 2.根據(jù)Debye矢量衍射積分理論推導了部分相干圓偏振渦旋光束經(jīng)過大數(shù)值孔徑透鏡聚焦后在聚焦場的光場

3、表達式，分析了入射光束相干長度及聚焦透鏡數(shù)值孔徑大小變化對聚焦光強分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)在大數(shù)值孔徑聚焦的過程中，光束本身的自旋角動量會轉化成軌道角動量。另外，通過調(diào)整相應參數(shù)，可以得到有廣泛應用意義的平頂光束。
　　 3.根據(jù)相干度和3D偏振度的定義，比較了左旋和右旋圓偏振部分相干渦旋光束在聚焦場的相干度和偏振度特性。研究結果表明，大數(shù)值孔徑聚焦對光束有去偏效應，并且入射光束相干長度及聚焦透鏡數(shù)值孔徑大小變化對右旋圓偏振光在聚焦