反常涡旋圆偏振光束的紧聚焦特性开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

光子说认为光是一种以光速运动的光子流,光子这种电磁场量子和其他基本粒子一样,具有能量、动量和质量等,而它的粒子属性与波动属性(频率、波矢、偏振等)有着密切的联系。因而光的波动属性常常作为我们研究的重要属性,圆偏振就是其中之一,也是本次的主要研究内容。

我们都知道,正常情况下我们接触的光都是沿着直线运行的,但在太空中穿行的光可以呈螺旋的方式运行,英格兰布里斯托尔大学的首席研究人员马克·丹尼斯说:“在太空中穿行的光束就像在河流中流淌的水。”而这些旋转的光被称作光旋涡,是一类等相位面呈螺旋状的光束,具有轨道角动量。在传输的过程中,因为其相位的不确定或者发生突变而产生奇点,在奇点处无光强、无加热效应、无衍射效应。和当初发现光孤子一样,涡旋光具有独特的性质,在被提出来之后,很快便被无数科学家系统化的研究,迅速成为了光学领域的一个研究热点。

从1989年首次被提出到现在,仅仅三十年的时间,涡旋光从概念的提出到使其为人类产生作用,为人类服务,因为其在光学角动量等方面特殊的性质,使之得到了广泛而实际的应用,主要被应用于光学微操纵技术方面。与传统的光学研究相比较,其具有可靠性高、无接触、尺度小、重复性高等特点,涡旋光在对介观粒子的微操纵方面的独特优势,为我们的生活、生产带来了不一样的体验。

由于涡旋光束具有轨道角动量,所携带的轨道角动量可以传递给微粒,以驱动微粒旋转,还可以实现对微米、亚微米微粒的俘获、平移。另外,涡旋光在信息编码上也有较大的应用前景,利用涡旋光束的轨道角动量可对信息进行编码与传输。这种新型的编码方式有很多独特的优点,比如较高的编码能力以及较高的保密性等,很多关于图像加密的文章,便是通过涡旋光来实现的。当然,涡旋光束也满足一般光束的性质,它也有干涉和衍射等光现象。

由于涡旋光特征的其复杂性和多样性,还有其所具有的应用潜力,极大地受到人们的关注。

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