周期性结构对矢量光场的调控及其在位移测量中的应用

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士专业学位论文ProfessionalMaster’sThesis中文论文题目：周期性结构对矢量光场的调控及其在位移测量中的应用英文论文题目：EffectofPeriodicStructuresofaVectorLightFieldandIt’sApplicationinDisplacementMeasurement专业学位类别：全日制专业学位专业学位领域：控制工程作者姓名：高腾跃指导教师：陈瑞品递交日期：2017年12月18日浙江理工大学硕士学位论文周期性结构对矢量光场的调控及其在位移测量中的应用浙

2、江理工大学学位论文独创性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。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，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。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：签字日期：年月浙江理工大学硕士学位论文周期性结构对矢量光场的调控及其在位移测量中的应用学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

3、本人授权浙江理工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和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日浙江理工大学硕士学位论文周期性结构对矢量光场的调控及其在位移测量中的应用摘要矢量光场由于其独特的性质和潜在的实际应用价值，逐渐引起了人们极大的关注,且其光场偏振态（SoP）分布受到了初始相位、径向调控参数、偏振拓扑荷等参数的影响。本论文较为系统的研究了矢量光场通过一些周期性结构（单缝、圆孔、光栅等）后的传输特性。具有不同SoP分布的矢

4、量光场，在单缝和圆孔的夫琅禾费衍射中，远场分布呈现出不同特性。通过对入射光场的横截面中SoP径向变化的矢量光场的调控，得出总的干涉强度以及x和y两个偏振分量分布分别受到初始矢量光场的拓扑电荷m、初始相位θ0和径向调控参数l的调控的结论。通过对SoP分布沿光栅的垂直方向变化的矢量光场的光栅衍射的研究,结果表明可以通过对入射光场的横截面中径向变化的偏振态矢量光场的调控，得到远场中的x、y方向以及总的复杂衍射条纹。光栅传感位移测量系统逐步向智能化方向发展，而矢量光场的应用领域也非常的广泛，包括光学位移测量，光学成像，激光测绘等。又因为矢量光场有着许多不同于标量光场的独

5、特性质，在矢量光场通过光栅后x-和y-偏振分量的条纹叠加产生莫尔条纹，利用矢量光的这一特性设计了一套基于矢量光场的位移测量系统，并应用于精密位移数控检测系统中，来对数控机床上的位移信号实时的检测。针对该系统，进行了系统硬件结构设计，位移信号处理电路设计，通信串口电路设计，显示和按键报警电路设计，以及下位机和上位机软件设计。最后，比较全面的分析评价了该位移测量系统的优点和不足之处。通过调控矢量光束的偏振态分布，产生不同的莫尔条纹分布，来提高测量的灵敏度，并通过位移信号细分辨向处理电路来提高位移测量的精度。关键词：矢量光场，夫琅禾费衍射，杨氏双缝干涉，光栅衍射，莫尔

6、条纹，位移测量系统，精密位移数控测量，信号处理I浙江理工大学硕士学位论文周期性结构对矢量光场的调控及其在位移测量中的应用AbstractRecently,thevectoropticalfieldhasattractedgreatinterestsduetoitsnovelpropertiesandpotentialapplications,anditsstatesofpolarization(SoP)distributionisaffectedbytheinitialphasedistribution,radialmodulatedparameter,pola

7、rizationtopologicalchargenumber.Inthispaper,wesystematicallystudiedthepropagationpropertiesofavectorlightfieldafterpassingthroughsomeperiodicstructures(e.g.singleslit,circularhole,grating).ThestudyontheFraunhoferdiffractionofasingleslitandacircularholeofavectorlightfieldwithdifferent

8、SoPdistribut