光譜奇異現(xiàn)象與光譜開關(guān)的研究.pdf

1、迄今為止，對奇點(diǎn)光學(xué)的大多數(shù)研究工作都假定入射光為單色波。最近，Wolf教授和他的同事們指出：在多色空間相干會聚球面波焦點(diǎn)區(qū)域振幅等于零的點(diǎn)附近會發(fā)生劇烈的光譜變化，即在一些點(diǎn)處光譜為紅移，在另一些點(diǎn)處光譜為藍(lán)移，在其它點(diǎn)處光譜則分裂為雙峰結(jié)構(gòu)。理論研究表明，在經(jīng)過圓形光闌的夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)和楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，衍射光場的歸一化光譜都發(fā)生了劇烈的變化。本學(xué)位論文的一部分內(nèi)容進(jìn)一步研究了在夫瑯和費(fèi)衍射模型下，多色空間相干光經(jīng)過環(huán)形光闌衍射

2、后的光譜變化情況，詳細(xì)討論了在該模型下振幅為零的點(diǎn)附近的光譜奇異現(xiàn)象，著重研究了改變環(huán)形光闌參數(shù)等對光譜變化的影響。 人們在測量光源的光譜時(shí)，光譜儀一般情況下都置于與光源一段距離的位置。而且，從光源發(fā)出的光實(shí)際上是在經(jīng)歷了自由空間傳輸、透鏡聚焦或光闌衍射等過程后才最終到達(dá)光譜儀。研究這些過程對光源的光譜測量的影響是一項(xiàng)不僅具有理論意義，而且具有實(shí)際意義的工作。 此外，近年來人們對高階貝塞爾光束產(chǎn)生了極大的興趣。這種光束也

3、叫無衍射光束。人們從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面進(jìn)行了大量的研究，并且提出了很多產(chǎn)生高階貝塞爾光束的方法。本學(xué)位論文的另一個(gè)重要工作是研究完全相干的多色高階貝塞爾光束通過光闌和透鏡系統(tǒng)后的聚焦情況及其光譜變化現(xiàn)象。從理論上推導(dǎo)了多色高階貝塞爾光束通過光闌和透鏡系統(tǒng)后的傳輸公式，并詳細(xì)討論了不同的光闌與光束半徑比值以及階數(shù)對光束聚焦和光譜變化的影響。 眾所周知，單個(gè)透鏡的球差是無法完全消除的，所以研究透鏡球差對光束聚焦及光譜變化的影響是非常重

4、要的。本學(xué)位論文又一重要內(nèi)容是探索了多色空間完全相干平面光經(jīng)光闌和球差透鏡系統(tǒng)聚焦后產(chǎn)生的奇點(diǎn)分布，光譜奇異和奇點(diǎn)附近相位分布的情況，以及三者之間的內(nèi)在聯(lián)系?；诠鈧鬏斪儞Q理論，從理論上推導(dǎo)出了被球差透鏡聚焦后的多色平面光在焦點(diǎn)附近的強(qiáng)度和光譜分布公式。計(jì)算表明，球差的變化會引起焦平面處奇點(diǎn)或左或右移動，并引起光軸處奇點(diǎn)分裂或消失。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)靠近幾何焦點(diǎn)的奇點(diǎn)一側(cè)光譜是紅移的，而遠(yuǎn)離幾何焦點(diǎn)的奇點(diǎn)一側(cè)光譜是藍(lán)移的。奇點(diǎn)處相位是不確定的，