具有分数轨道角动量矢量光束的设计与应用.pdf

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1、毕业设计（论文）题目：具有分数轨道角动量矢量光束的设计与应用EnglishTitle：DesignandApplicationofvectorbeamwithfractionalorbitalangularmomentum学生姓名:刘晓昌专业:物理学学号:08027114指导老师:周琦二0一二年六月东华理工大学毕业设计（论文）摘要摘要矢量光束中的偏振态在光场时空演化及其与其他物质相互作用中起着非常重要的作用，表现出一些不同于标量光束的新颖特性。因此，矢量光束的研究有重要的科学价值和应用意义。近年来矢量光束独一无二的性质以及潜在的应用价值使

2、得越来越多的科研人员对其产生了浓厚的兴趣，特别是偏振态显现出轴对称性的光束（即轴对称矢量光束）以及椭圆对称性的光束（即椭圆矢量光束）。矢量光束以其独特的发展前景受到广泛的关注。在本论文中，我们首先介绍了矢量光束的基本概念、产生方法以及应用。通过激光器的谐振腔外干涉或在激光器谐振腔内插入特殊的元件以及利用空间光调制器能够产生各种构型的矢量光束；在第二章中，我们提出了一种利用振幅型空间光调制和偏振分束器件实现矢量光束的方案，数值计算了产生圆对称径向、角向矢量光束以及椭圆矢量光束的调制光栅构型；在第三章中，我们在矢量瑞利——索末菲衍射理论的基础

3、上，介绍了矢量光束经过高数值孔径物镜聚焦的特性，并初步探讨了矢量光束中光子轨道与自旋角动量，得出椭圆矢量光束光子轨道角动量具有分数值的结论。最后，我们对所研究的内容进行了总结与展望。关键字：矢量光束；激光器；空间光调制器；衍射理论；角动量东华理工大学毕业设计（论文）ABSTRACTABSTRACTThepolarizationstateofthevectorbeamplaysaveryimportantroleintheevolutionofopticalfieldintemporalandspatialdimensionsandthei

4、nteractionwithothermatters;duestosomenovelfeaturesdifferentfromthescalarbeamarepresented.Therefore,thestudyofvectorbeamhasimportantscientificvalueandapplicationsignificance.Inrecentyears,moreandmoreresearchersdevelopstronginterestintheuniquenatureandpotentialapplicationso

5、fthevectorbeams,inparticular,thebeamwithaxialsymmetrypolarizationstate(axsymmetricvectoringbeam)andellipticalsymmetrypolarizationstate(ellipticalvectorbeam).Vectorbeamhasalsoreceivedwidespreadattentionforitsuniquedevelopmentprospects.Inthispaper,somebasicconcepts,generati

6、onmethodandfoundationalapplicationofvectorbeamedarefirstintroducedinChap.1.Vectorbeamswithvariousconstructsofpolarizationcanbegeneratedbythemethodsofoutercavityinterference,theuseofspecialopticalelementinsertedintoresonantcavity,spatiallightmodulatorandsoon.InChap.2,wepro

7、posedanovelschemetoimplementvectorbeambysynchronouslyusingspatiallightmodulatorworkingonamplitudemodeandpolarizationbeamsplitter.Themodulationgratingsforgeneratingradial,angularvectorbeamwithcircleorellipticsymmetryarenumericallycalculated.BasedonvectorRayleighSommerfeldd

8、iffractiontheory，weintroducepropagationcharacteristicsofvectorbeamfocusedbyaobjectivelenswithhig