光学涡旋拓扑荷运动轨迹环形涡旋涡旋干涉硕士论文.doc

双涡旋光束形成的复合光场的特性研究【关键词】 光学涡旋; 拓扑荷; 运动轨迹; 环形涡旋; 涡旋干涉; 【英文关键词】 optical vortices; topological charge; dynamic trajectory; circular vortex; interference of optical vortices; 【中文摘要】 光学涡旋(Optical Vortices)是一类具有相位奇点和螺旋相位波前结构的特殊光场,是现代光学的一个分支。近年来光学涡旋的应用非常广泛,已经在光学微操纵、非线性光学、生物医学、光量子信息处理等领域具有重要的应用价值。本论文主要介绍了涡旋光场的特性和分类,以及从理论分析和数值模拟方面研究了不同涡旋光束之间的干涉情况,具体介绍如下: 1.对光学涡旋进行了简要的介绍,概述了光学涡旋的发展简史和研究现状,总结了光学涡旋的应用并说明了本论文的研究目的。 2.论述了光学涡旋的基本原理。从数学分析和图像上对光学涡旋进行描述,进一步证实了涡旋光束的旋转方向与拓扑荷的正负有关;随后介绍了实验室中几种常见的涡旋光束的特性,从涡旋的强度和相位分布方面对光束进行研究。 3.对标准的光学涡旋和非标准的光学涡旋进行分析,证实了标准光学涡旋的相位是呈圆形分布的,而非标准的光学涡旋的相位是呈椭圆形分布的;随后对涡旋光束在线性介质和非线性介质下的传输轨迹进行了研究。 4.通过对不同的涡旋光束进行干涉叠加,可以产生丰富多样的复合光学涡旋,多个涡旋光场之间的干涉呈现出新颖的强度和相位分布特征。运用理论分析和数值模拟. 【英文摘要】 Optical vortices are intriguing special optical structures with screw wave-front and a phase singularity,As a branch of optics ,which attract much attention for their application aspects. This kind of special optical field has been applied in many fields that include optical micromanipulation, nonlinear optics, biomedicine, and optics quantum information processing. In this paper, we explored the specialty of optical vortices and studied the interference of different optical vortices by both theoretical ana.中文摘要 6-7 Abstract 7-8 第一章 绪论 9-15 1.1 光学涡旋的发展简史及研究现状 9-11 1.2 光学涡旋的研究意义 11-12 1.3 本文工作 12-15 第二章 光学涡旋的概述 15-21 2.1 光学涡旋的数学描述 15-17 2.2 常见涡旋光束的分析 17-21 第三章 光学涡旋的特性研究 21-27 3.1 涡旋光束参量的确定 22-23 3.2 涡旋光束的传播和控制 23-27 第四章 光学涡旋的测量及其干涉叠加 27-47 4.1 光学涡旋的测量 30-35 4.1.1 理想涡旋光束与平面波的干涉 31-32 4.1.2 理想涡旋光束与球面波的干涉 32-33 4.1.3 环形涡旋光束与平面波的干涉 33-34 4.1.4 平面涡旋光束与平面波的干涉 34-35 4.2 平面光学涡旋场干涉的理论与数值分析 35-40 4.2.1 平面光学涡旋干涉的理论分析 35-36 4.2.2 数值模拟及其结果分析 36-40 4.3 环形光学涡旋场干涉的理论与数值分析 40-45 4.