涡旋环形艾里光的传输动力学研究

论文摘要

在过去的几年中,圆形艾里光由于急剧的自会聚特性吸引了人们的广泛关注。这种急剧的自会聚特性在光学显微操控中有许多潜在的应用。为了实现稳定且容易的显微操控,光束应产生大的光学俘获力,而俘获力大小与光强强度梯度有关。为了进一步增加焦平面上圆形艾里光的光强梯度,一些人提出在光束结构上引入光学涡旋,这种带涡旋的光束将在焦平面上产生中空的强度分布,从而产生更强的光学捕获。本文在此基础上加入对涡旋的进一步调制,可实现对微粒的转动操作,并研究了此类环形艾里高斯光的传输特性,主要取得了以下几方面的成果:首先,使用数值模拟还原了无涡旋调制的环形艾里高斯光在线性介质中的传输。研究了在不同的入射光场参数下,无涡旋环形艾里光的聚焦点位置和峰值强度的变化情况。其次,系统地研究了涡旋的环形艾里高斯光在线性介质中的传输。研究了环形艾里光的拓扑核数量、半径、比例因子等参数对其聚焦点位置和峰值光强的影响。最后,通过在环形艾里高斯光上施加一个余弦调制的光学涡旋,设计了一个具有特殊光束剖面的圆形艾里光,产生一个新颖有趣的光强梯度用于光学捕获。然后研究了余弦型涡旋环形艾里高斯光的传输特性。我们发现随着传播距离的增加,其外环逐渐收缩分裂成几个主瓣;主瓣的数量和每个主瓣的峰值光强取决于余弦调制函数。通过初始相位的设计,我们可以控制环形艾里高斯光峰值光强的横向分布。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 艾里光和环形艾里光简介
•   1.2 本论文主要内容
•   1.3 本论文的主要章节安排
• 2 理论基础和数值仿真方法
•   2.1 麦克斯韦方程与线性薛定谔方程
•   2.2 光束传输理论的数值实现
•     2.2.1 一维艾里光的传输研究
•     2.2.2 两束一维艾里光相干和非相干传输
•     2.2.3 四束一维艾里光相干和非相干传输
•   2.3 本章小节
• 3 环形艾里光的线性动力学研究
•   3.1 无涡旋环形艾里光的线性动力学研究
•   3.2 涡旋环形艾里光的线性动力学研究
•   3.3 本章小结
• 4 余弦型涡旋环形艾里高斯光的传输动力学研究
•   4.1 单余弦型涡旋环形艾里高斯光的传输动力学研究
•   4.2 双余弦型涡旋环形艾里高斯光的传输动力学研究
•   4.3 本章小结
• 5 总结和展望
•   5.1 总结
•   5.2 工作展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王飞利

导师: 楼慈波

关键词: 圆形艾里光,光学操控,光学涡旋

来源: 宁波大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 宁波大学

分类号: O43

DOI: 10.27256/d.cnki.gnbou.2019.000669

总页数: 49

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