基于光纖的新型自加速類貝塞爾光束研究.pdf

1、貝塞爾光束的橫向光場分布表現(xiàn)為一個(gè)居于中心的光斑和一系列同心圓環(huán)。貝塞爾光束因其光場分布和傳播特性得到了廣泛的應(yīng)用，如光學(xué)成像、粒子操控、非線性光學(xué)等。與貝塞爾光束不同，具有橫向自加速特性的類貝塞爾光束在粒子操控應(yīng)用方面更具實(shí)際意義，可以將粒子沿著彎曲的、自愈的軌道進(jìn)行輸運(yùn)。
　　本文研究了一種基于光纖的自加速類貝塞爾光束產(chǎn)生裝置。利用光纖的傳播特性將光纖中傳輸?shù)墓鈭鲛D(zhuǎn)換為非對稱的高階類貝塞爾光束，然后用一段特殊設(shè)計(jì)的相位調(diào)制光纖

2、對光場進(jìn)行相位調(diào)制，調(diào)制后的光束橫向截面仍然接近貝塞爾函數(shù)，并在保持主瓣不明顯衍射的前提下，獲得橫向加速度，能夠在自由空間中沿著彎曲的軌跡傳播。
　　本文就該新型自加速類貝塞爾光束的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要工作分為以下幾個(gè)方面：
　　首先，分析了基于光纖的新型自加速類貝塞爾光束的構(gòu)建原理，我們以單模光纖為例說明構(gòu)建原理，將一段單模光纖與一段長度合適的普通多模光纖焊接在一起，分析其耦合模方程，即可得到具有類貝塞爾函數(shù)特性

3、的出射場公式。
　　其次，將普通多模光纖替換為漸變折射率多模光纖，能夠?qū)鈭鲞M(jìn)行相位調(diào)制，即可省略相位調(diào)制光纖，并將單模光纖與漸變折射率多模光纖錯芯對接即可產(chǎn)生具有橫向自加速特性的類貝塞爾光束。由于其橫向自加速特性，在自由空間傳播過程中能夠發(fā)生自彎曲。我們針對以上理論利用BeamPROP和FDTD軟件做了數(shù)值仿真并計(jì)算其光阱力驗(yàn)證其運(yùn)輸粒子的能力。
　　最后，搭建了一套實(shí)用性的產(chǎn)生新型自加速類貝塞爾光束的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)中將標(biāo)