基于分形螺旋波带片产生多焦点涡旋光束的研究

《基于分形螺旋波带片产生多焦点涡旋光束的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号密级硕士学位论文基于分形螺旋波带片产生多焦点涡旋光束的研究作者姓名：吉子雯导师姓名：臧华平学科门类：工学专业名称：光学工程培养院系：物理工程学院完成时间：2018年5月Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterMultipleFocusedOpticalVorticesGeneratedbyFrctalSpiralZonePlatesByZiwenJiSupervisor:Prof.HuapingZangOptical

2、EngineeringSchoolofPhysicsandEngineeringMay,2018学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部

3、门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘要涡旋光束是指一类具备螺旋型相位分布的新型光束，与传统的激光光束不一样，涡旋光束在传播的过程当中光强呈环状结构，存在相位不确定的相位奇点而且具有轨道角动量。这一类特殊结构的光束在生物医学、微粒操控、光信息编码与传

4、输等众多领域中都有十分重要的科研与应用价值。近年来，国内外的科学工作者陆续提出了诸如几何模式转换法、计算全息法、液晶空间光调制法和利用螺旋相位板等方法来生成光学涡旋。随着研究的深入，各类新型涡旋光束也被不断地提出。本文主要针对多焦点涡旋光束的产生及应用做了相关研究。论文的主要内容如下：1.首先介绍了涡旋光束的发展过程以及近些年国内外的相关研究，详细介绍了目前常用的几种涡旋光束产生方式，分析并比较其优缺点和适用范围，阐述分析了涡旋光束的一些基本特点如轨道角动量。2.提出了一种基于Cantor分形结构的新型二元分形螺旋波带片用于实现多焦点涡旋光束的产

5、生。首先介绍了分形螺旋波带片的设计原理，并进一步做了理论推导和数值仿真模拟，最后利用空间光调制器（SpatialLightModulator，SLM）进行了实验验证。实验结果与模拟结果证明了分形螺旋波带片可产生一系列聚焦的光学涡旋。3.在分形螺旋波带片的基础上优化改进分形方式设计了角度分形螺旋波带片。利用数字微镜元件（DigitalMicromirrorDevice，DMD）证实了角度分形螺旋波带片对光束的振幅调制性能。利用角度分形螺旋波带片可以更加准确地根据实际需求设计得到涡旋光束。具有光学涡旋的激光光束被广泛地应用于在焦点周围捕获和旋转微粒，

6、多焦点涡旋光束为多平面光学捕获、超分辨成像以及光刻技术等应用的实现提供了可能。关键词：光学涡旋涡旋光束分形螺旋波带片IAbstractOpticalvortexbeamsrefertoaspecificsubsetofbeamswhichhaveparticularspiralphasestructuresandthecentralsingularities.Differentfromconventionalbeams,theintensitydistributionofthepropagatedvortexbeamsisaringwithorb

7、italangularmomentum.Becauseoftheirdistinctivestructure,vortexbeamshaveasignificantbearingonbiomedicine,manipulationofparticlesaswellasopticalcommunications.Inrecentyears,scientificresearchershaveexploitedmanymethodstogenerateopticalvortices,suchasgeometrictransforming,compute

8、rgeneratedhologram,usingspacelightmodulatororspiralphaseplates.Asthe