利用4f光学系统调控部分相干矢量光束特性研究

论文摘要

对于一束光束性质而言,除了光强、相位和偏振外,相干性也是其最基础的特征之一。许多的研究都以对空间相干性的调控展开。部分相干光优于高相干激光束的成像效果以及在复杂环境下部分相干激光束良好的品质等特性,使得部分相干光在某些重要的领域有着十分重要的应用,许多学者都对部分相干光的调控进行了研究。本论文采用4f光学系统对矢量部分相干光束的统计特性进行了调制。本文在4f光学系统的频谱面处放置一块光学振幅掩膜版,通过精确地控制光学振幅掩膜版的参数(例如孔径大小和小孔之间的距离)以及光源相干性大小,可以得到所调制后的复杂部分相干矢量光束,其光强和相干度分布具有阵列性,均为非高斯分布,偏振态也被整形。此外,光束在远场形成具有径向偏振的光强阵列。本文第一章讲述了部分相干光束的发展以及对4f光学系统的回顾,简单介绍部分相干光束的应用以及4f光学系统与部分相干光束相结合的情况。为了开展本文的研究,本文在第二章介绍相关的物理与数学基础。重要的是部分相干光束的构建方法,以及部分相干矢量光束的表达方式。我们理论上构建了径向偏振高斯谢尔模光束在光源面处的相干偏振矩阵,对本文部分相干矢量光束的传输进行了讨论,着重介绍了柯林斯公式的应用。最后介绍了描述偏振光束的方法。在第三章,结合4f光学系统的特点,本文在理论上产生了一种新的光束,这种光束以径向偏振的高斯谢尔模光束为模板,经过在频谱面有光学振幅掩膜版的4f系统后被整形,被整形的径向偏振高斯谢尔模光束在光源面光强和相干度分布均不满足高斯分布,偏振态也被整形,理论上形成了一种新的阵列光束。第四章将理论付诸实践,简要介绍了实验背景与实验结果,将实验结果与理论结果相比较,验证理论的准确性。在第五章将会对本论文进行总结,并展望未来的发展。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 部分相干光束的研究回顾与进展
•   1.2 关于4f光学系统的简介
•   1.3 本文主要研究内容以及创新点
•   参考文献
• 第二章 基础知识
•   2.1 在空间-时间域和空间-频率域下的表示
•   2.2 激光传输基本理论
•   2.3 部分相干矢量光束的模型构建
•   2.4 偏振相关理论
•   参考文献
• 第三章 利用4f系统调控部分相干矢量光束特性数值模拟
•   3.1 引言
•   3.2 经过4f系统调控的径向偏振高斯谢尔模的理论模型
•   3.3 经过4f系统整形后的径向偏振高斯谢尔模光束的统计特性
•   3.4 总结
•   参考文献
• 第四章 利用4f光学系统调控部分相干矢量光束特性实验研究
•   4.1 引言
•   4.2 输入面处径向偏振高斯谢尔模光束的形成
•   4.3 4f光学系统后焦面形成被整形的径向偏振高斯谢尔模光束
•   4.4 总结
•   参考文献
• 第五章 总结与展望
•   总结
•   展望
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果
•   发表的论文
•   获批和申请专利
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 糜宸坤

导师: 蔡阳健

关键词: 部分相干矢量光束,光学系统,光束整形

来源: 苏州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 苏州大学

分类号: O436

DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.001539

总页数: 61

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