矢量反常涡旋光束的深聚焦及辐射力研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目矢量反常涡旋光束的深聚焦及辐射力研究专业学位类别工程硕士学号201522190353作者姓名张明艳指导教师杨元杰研究员分类号密级注1UDC学位论文矢量反常涡旋光束的深聚焦及辐射力研究（题名和副题名）张明艳（作者姓名）指导教师杨元杰研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期201

2、8.03.01论文答辩日期2018.05.25学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonTightFocusingPropertiesAndRadiationForceofVectorAnomalousVortexBeamsAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEngineeringAuthor:MingyanZhangSupe

3、rvisor:ProfessorYuanjieYangSchool:SchoolofAeronauticsandAstronautics？４ｆ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及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方夕卜，也不包含为，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果获得电子科技大学或其它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。：作者签名：淡晌＃」日期卯沾年ｔ月如日

4、论文使用授权Ｉ本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘＇允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技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，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应遵守此规定）：：！作者签名导师签名曰期：以对年ｔ月如曰摘要摘要激光光束通过高数值孔径透镜后有许多优异的性质，因此在光学微操纵，材料加工，高分辨率成像，粒子加速与传输，以及原子光学和分子光学等领域具有广泛的应

5、用前景。许多研究学者对各类光束的深聚焦进行了研究，如部分相干涡旋线偏振光束，各类偏振超短脉冲光束，径向偏振和角向偏振光束等光束的深聚焦特性，研究了焦平面附近的光强，相干度和偏振度特性等。另一方面，光镊由于其精确操纵、非接触性以及对被捕获粒子无机械损伤等特点，在生物和医学，物理化学和材料科学等领域得到广泛的应用。自反常涡旋光束被提出以来，这种新型光束的深聚焦特性并没有被研究过，论文基于矢量Debye积分理论和瑞利散射理论，分析了线偏振反常涡旋光束和圆偏振反常涡旋光束的深聚焦场特性以及深聚焦场对瑞利粒子的俘获稳定性。论文的主要研究工作如下：1、研究线偏振反常

6、涡旋光束的深聚焦特性。理论推导了线偏振反常涡旋光束经高数值孔径透镜后深聚焦的光场表达式，数值计算各相关参数的取值对焦点附近光强分布的影响。发现拓扑荷数m对光强分布的影响要高于阶数n，在经过焦平面时，深聚场的相位会发生反转。2、研究圆偏振反常涡旋光束的深聚焦特性。理论推导了圆偏振反常涡旋光束在焦点附近的光场表达式。数值讨论了拓扑荷数和阶数对强度分布的影响，研究了其相位特性。调节相关参数，发现圆偏振反常涡旋光束深聚焦场在不同的传播平面可以得到平顶光束，因此结合高数值孔径透镜，圆偏振反常涡旋光束可以作为产生平顶光束的入射光源。3、研究矢量反常涡旋光束深聚焦场的

7、辐射力。在前面研究内容的基础上，基于瑞利散射理论、推导的线偏振反常涡旋光束和圆偏振反常涡旋光束的深聚焦场表达式，计算了深聚焦场下瑞利粒子受到的梯度力和散射力，数值讨论分析深聚焦光场对粒子的俘获稳定性。通过调整相关参数，发现线偏振反常涡旋光束和圆偏振反常涡旋光束的深聚焦场对低折射率粒子或高折射粒子均能实现稳定捕获。关键词：矢量衍射积分理论，深聚焦，反常涡旋光束，辐射力IABSTRACTABSTRACTThelaserbeamshavemanyexcellentpropertiesafterpassingthroughahighnumericalapertu

8、relens,sotheyhavewiderangeofapplications