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. 研究目的与意义(文献综述)

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。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:分析反常涡旋光束的基本概念、特性及其应用前景;建立反常涡旋圆偏振光束的聚焦模型,通过改变外界因素,模拟得到几种典型的聚焦场;对反常涡旋圆偏振光束的紧聚焦特性进行研究并得到相关结论。

目标:实现反常涡旋圆偏振光束聚焦模型的建立 ,通过对几种典型模型的分析得到反常涡旋圆偏振光束的紧聚焦特性。

拟采用的技术方案及措施:通过分析与相关计算建立系统的反常涡旋圆偏振光束的紧聚焦模型。由于圆偏振光束可以分解为径向偏振光和角向偏振光的叠加,根据公式,可以推导出圆偏振反常涡旋光束紧聚焦后在焦点附近的光场表达式,数值分析相关参数对光强的影响。通过调整参数的大小,可以的到不同传输距离处的光场大小,进而对数据分析得出反常涡旋圆偏振光束的紧聚焦特性的有关结论。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需的理论知识、技术要求以及相关资料。确定方案完成开题报告。

第4-8周:分析基本原理,进行理论推导。

第9-13周:建立反常涡旋圆偏振光束的聚焦模型,进行仿真模拟,得到模拟结果,整理数据,进行理论分析,开始撰写毕业论文。。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 周炳琨,高以智,陈倜嵘等. 激光原理[m]. 北京:国防工业出版社,2009.

[2] 张明艳. 矢量反向涡旋光束的深聚焦及辐射力研究[d]. 成都:电子科技大学图书馆,2018.

[3] mingyan zhang,yuanjie yang.tight focusing properties of anomalous vortex beams[j]. optik, 2018, 154:133-138.

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