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光学涡旋共线叠加得到的复合涡旋的理论研究-光学专业论文.docxVIP

光学涡旋共线叠加得到的复合涡旋的理论研究-光学专业论文.docx

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独 创 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果,也不包含为获得 (注:如没有其他需要特别声明的,本 栏可空)或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名: 导师签字: 学 位 论 文 版 权 使 用 授 权 书 本学位论文作者完全了解山东师范大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权山东 师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名: 导师签字: 签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日 目 录 中文摘要 I Abstract III 第一章 绪论 1 §1.1 光学涡旋的发展背景 1 §1.2 光学涡旋的研究现状 3 §1.3 本文的研究意义和主要内容 5 第二章 光学涡旋的理论分析 7 §2.1 光学涡旋的原理描述 7 §2.2 涡旋光束的传播 9 §2.3 常见的涡旋光束 11 §2.4 光学涡旋的轨道角动量 14 第三章 涡旋光束的干涉 19 §3.1 平面波与涡旋光束的干涉 19 §3.2 球面波与涡旋光束的干涉 21 §3.3 环形与平面光学涡旋的共线叠加 23 §3.4 两束平面光学涡旋的叠加 25 §3.5 环形涡旋光场的干涉 29 第四章 涡旋光束的散斑图样 33 §4.1 零强度出现要求的条件 33 §4.2 散斑相位在强度零点附近的性质 33 §4.3 完全散射的散斑中的涡旋密度 34 第五章 全文总结 37 参考文献 41 攻读硕士学位期间发表的文章 47 致 谢 错误!未定义书签。 山东师范大学硕士学位论文 山东师范大学硕士学位论文 山东师范大学硕士学位论文 山东师范大学硕士学位论文 光学涡旋共线叠加得到的复合涡旋的理论研究 中文摘要 随着人们对光认识的深入,特别激光产生以后,对涡旋光束才逐渐有了较为清晰的 认识,当光波的相位存在无法定义的奇点且奇点处光强为零时,光波相位围绕该奇点沿 垂直于传播方向呈螺旋型分布,将会形成光学涡旋,光学涡旋已是现代光学的一个很重 要的分支。近年来,光学涡旋的应用也是非常广泛,已在光通信、光电子学、遥感、原 子俘获和量子信息处理等方面展现出诱人的应用前景。本文主要介绍了涡旋光束的发展 背景及研究现状,详细地描述了涡旋光束的原理、特性,研究了几种涡旋光场的干涉情 况及产生不同涡旋光束的方法。论文研究的主要内容包括下面四部分。 一、分析光学涡旋的研究现状,以及现阶段光学涡旋的应用情况,说明了本论文的 研究内容及目的。 二、分析光学涡旋的基本原理。首先对涡旋光束的形成机制进行了分析,给出了理 想光学涡旋、平面涡旋光束、环形光学涡旋、拉盖尔高斯光束和高阶贝塞尔光束等几种 常见的涡旋光束的形成原理和特点,并着重说明拉盖尔高斯光束和高阶贝塞尔光束的产 生方法;最后分析了光学涡旋的轨道角动量,并说明其传输特性。 三、分析了几种不同的涡旋光束叠加情况,如平面波与涡旋光束的干涉、球面波与 涡旋光束的干涉、环形与平面光学涡旋的共线叠加、两束平面光学涡旋叠加、环形涡旋 光场的干涉,通过改变拓扑核、束腰半径、背景光场的振幅等分析了其复合涡旋光场的 复振幅情况及光强分布情况。通过改变叠加涡旋的光强比、相位差、涡旋中心的位置等 产生各种复合涡旋光束。 四、研究了涡旋光束的散斑图样。研究表明,对全偏振的完全散射的散斑图样的强 度服从负指数概率密度分布,它在强度为零时有最大值,在光场中的一个点上出现精确 为零的强度是一个可能发生也确实发生的事件。本章就零强度出现要求的条件及在强度 零点附近散斑相位的性质、散斑中的涡旋密度进行了讨论。 I PAGE PAGE IV 关键词:光学涡旋;拓扑核;轨道角动量;干涉叠加;涡旋中心 分类号:O438 Theoretical Analysis of composite votex produced by the superposition of planar votex beams Abstract Peaple have had a clear understanding of vortex beams,with the depth understanding of the light ,especially after laser producted.When the phase of the light w

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