涡旋光束经过散射介质产生散斑的理论和实验研究

研究了涡旋光束经过散射介质后形成的散斑特性 ．运用概率统计理论和光束传输理论,模 拟了不同拓扑电荷数的涡旋光束经过散射介质后形成的散斑,以及散射介质颗粒尺度对散斑 特性的影响。模拟结 果表明,随着涡旋光束拓扑电荷数的增大和散射介质颗粒尺度减小,形成 的散斑颗粒尺寸逐渐减小。实验上,利用螺旋相位板(SPP)产生涡旋光束,使其透过散射介 质后形成散斑。实验结果 表明,涡旋光束经过散射介质后,随着散射介质颗粒尺度减小,形成的散斑对比度逐渐增大 ;随着涡旋光束拓 扑电荷数的增大或散射介质颗粒的减小,所形成散斑的尺寸减小。实验结果与模拟结果 相吻合。     

离心高斯涡旋光束在传输中暗核和质心的运动(英文)

使用螺旋相位板产生高斯涡旋光束时,要求光束中心与螺旋相位板中心对准重合。然而实际上光束中心总会在一定程度上偏离螺旋相位板中心,此时从相位板输出的光束即为离心高斯涡旋光束。对于传统的涡旋光束而言,暗核和质心为同一点,在传输中一直位于光束的中心位置。离心高斯涡旋光束则不同于传统的涡旋光束,对其传输进行了研究。研究结果表明,离心高斯涡旋光束的暗核和质心的位置分离,在传输过程中会发生移动。移动方向由拓扑电荷的符号确定,暗核的移动距离与拓扑电荷的大小无关,质心的移动距离则与拓扑电荷的大小相关。     

带两个扩束棱境激光谐振腔的特性

本文分析了带两个扩束棱镜激光谐振腔的稳定性、象散、光束束腰大小和位置等特性。     

光阑对部分相干光束模式的影响

本文从 Wolf 的相干理论出发,把部分相干光束的交叉谱密度函数展开为空间完全相干模的叠加:进而讨论光阑对部分相干光束模式的影响。     

环形孔径对部分相干光光谱的影响

本文推导了部分相干光在经过环形孔径之后,远场轴上点的光谱S(ω)与环形孔径处光的光谱S~(0)(ω)之间的关系。数值计算结果表明,S(ω)不仅依赖于S~(0)(ω),而且还与环形孔径处光的相干性以及环形孔径的参数有关。     

部分相干光束的聚焦特性

基于部分相干光的传输方程,研究了光强为高斯分布、空间相干度函数为零阶贝塞耳函数的部分相干光束的聚焦特性。研究结果表明,在几何焦点附近的光强分布不仅依赖于入射的部分相干光束的光强分布,而且还依赖于部分相干光束的空间相干度。当空间相干长度、焦距等参数取某些特定值时几何焦点附近的光强分布将出现平顶光束的分布形式;另外,当空间相干长度取值改变时几何焦点附近的光强分布将出现局域空心光束的分布形式。基于此,可以通过改变部分相干光束的空间相干度来实现对几何焦点附近光强分布的控制,从而获得需要的光强分布。     

部分相干双涡旋光束在海洋湍流中的传输

基于广义惠更斯―菲涅耳原理,推导了部分相 干双涡旋光束在海洋湍流中传输时光强分布的理论表 达式,详细研究了部分相干双涡旋光束在海洋湍流中的传输特性。研究结果表明,在传输距 离较小的情况 下,双环结构扩展随着外环拓扑荷数的增加而增大,传输一定距离以后光束转化为空心分布 ,当传输距离 足够长后,光强分布转化为类高斯分布。研究还发现,双涡旋光束在海洋湍流中的强度分布 也受到海洋湍 流相关参数的影响,并且随着海洋湍流的相关参数的改变,光束转化为类高斯分布所需要的 传输距离也随 着改变。另外,在传输距离较短的情况下,光源的相干性越好,光束的双环结构越明显,并 且中间的“暗核” 越明显。所得结果对于部分相干双涡旋光束应用于水下湍流环境有着重要的意义。     

径向偏振光束经三角形点阵列板衍射的偏振奇点

根据夫琅禾费衍射积分公式推导出径向偏振光束通过三角形点阵列板(TMP)衍射后的传输表达式,通过理论计算模拟并进行实验验证,得到衍射场光强分布图,衍射场光强成周期性排列。并用复Stokes场来分析径向偏振光束衍射场偏振奇点的变化规律。结果表明,衍射场的光强分布随着三角形点阵列板N值的改变而改变,偏振奇点的数目随着三角形点阵列板的N值的增大而增多。另外,光束参数(波长和光束束宽)、传输距离和三角形点阵列板的参数(三角板边长)均对偏振奇点的位置产生影响。改变三角形点阵列板的N值,伴随有偏振奇点的产生和湮灭现象。     

Generation and propagation of partially coherent vortex beams

The generation and propagation of partially coherent vortex beams have been investigated experimentally.It is found that a vortex beam with more uniform intensity distribution can be obtained by decreasing the coherence of the beam.We find that the beam shape of a completely coherent beam will keep hollow profile invariant during its propagation in free space.However,the center of the beam turns to be blurred for a partially coherent vortex beam on propagation.It is also found that the beam spreads more rap...