基于飞秒激光加工技术的艾里光的生成与应用研究
发布时间：2021-11-02 18:14
由于独特的无衍射、自加速与自修复特性,艾里光已成为目前的研究热点,尤其是艾里光的生成方法与其应用领域。但是,目前生成艾里光的方法并不能同时满足紧凑的光路构造、连续的相位调制以及高光学效率,因此限制了艾里光的应用领域。此外,对于艾里光的研究刚处于起步阶段,更多的应用领域有待探索。本文基于飞秒激光加工技术,研究了艾里光的生成、成像以及三维全息加工应用,具体内容如下:1.基于飞秒激光直写加工技术,设计制备了不同调制深度的连续相位变化的微型立方相位板,并验证了高光学效率（532nm波长下～79%）。利用该相位元件实验生成了单色和彩色艾里光,分析了调制深度与入射波长对艾里光无衍射与自加速性质的影响。利用艾里光实现了字母的成像（艾里字母）,并实验验证了艾里字母继承了艾里光的三大特性。2.利用立方频谱的相位变换生成了对称与非对称艾里光,并通过飞秒激光直写加工制备了生成该光场的微型相位元件。此相位元件具有紧凑的结构尺寸（60μm×60 μm×1.1μm）、高光学效率（532nm处～81%）、连续的相位变化以及宽波段生成光场（405nm-780nm）的性能。通过对称与非对称艾里光实现了不同输入信号的动态...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１?（ａ）无衍射无限能量艾里包波的传播轨迹；（ｂ）有限能量艾里包波的传播轨迹［２］??
?第１章绪?论???式中ＳｊｆＳｘ／ｘｏ，ｓｙ＝３／／ｙ〇分别为归一化的横向和纵向无量纲坐标。图１．２是二??维有限能量艾里光在不同传输位置的强度分布的仿真结果，其中；ｃＱ?＝％?＝??１００／／ｍ，ａ?＝?０．１。可以看到，二维艾里光呈现多裂片式的光强分布，其中右上??角一点光强最大，被称为为主瓣，其他部分（旁瓣）光强逐渐衰减。艾里光沿Ｘ－??ｙ轴４５°方向加速，并且在５０?ｃｍ的传输距离仍能保持很好的光强。此外，艾里??光的光斑尺寸大小和加速度可以通过改变无量纲坐标知和７。的值来控制。??■?ｍｍ??＾３－２－１０１２３?－３－２－１０１２３??ｘ?［ｍｍｊ?ｘ?［ｍｍ］??图１．?２二维有限能量艾里光在ｚ＝０?（ａ）和ｚ＝５０?ｃｍ?（ｂ）处的强度分布［３］??除了无衍射和自加速特性［４，５］，艾里光还具备自修复特性［６，７］，即艾里光在??传输过程中被部分遮挡，再经过一段距离的传输，其光强分布能自我修复到遮挡??前的分布状态。自修复性是无衍射光场都具有的性质，这一特性对于光场在复杂??环境中的传输并保持稳定具有重要意义。图１．３为艾里光的自修复过程，主瓣在??初始位置被遮挡，经过１１?ｃｍ传输之后，可以看到艾里光的部分主瓣己经开始修??复，传输到３０?ｃｍ处时，主瓣已经完全修复，其中１０＝３／。＝?７７／／ｍ，ａ?＝?０．０８。??图１．３艾里光的自修复过程［７］，?（ａ）在初始位置ｚ?＝?０处主瓣被遮挡；（ｂ）和（ｃ）分别为传输??１１?ｃｍ和３０?ｃｍ后的光强修复情况??艾里光的自修复性质与其坡印廷矢量有关，坡印廷矢量可以表示为［８］：??吞?〇．６）??３??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Specially shaped Bessel-like self-accelerating beams along predesigned trajectories[J]. Juanying Zhao,I.D.Chremmos,Ze Zhang,Yi Hu,Daohong Song,Peng Zhang,N.K.Efremidis,Zhigang Chen. Science Bulletin. 2015(13)
本文编号：3472171
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１?（ａ）无衍射无限能量艾里包波的传播轨迹；（ｂ）有限能量艾里包波的传播轨迹［２］??
?第１章绪?论???式中ＳｊｆＳｘ／ｘｏ，ｓｙ＝３／／ｙ〇分别为归一化的横向和纵向无量纲坐标。图１．２是二??维有限能量艾里光在不同传输位置的强度分布的仿真结果，其中；ｃＱ?＝％?＝??１００／／ｍ，ａ?＝?０．１。可以看到，二维艾里光呈现多裂片式的光强分布，其中右上??角一点光强最大，被称为为主瓣，其他部分（旁瓣）光强逐渐衰减。艾里光沿Ｘ－??ｙ轴４５°方向加速，并且在５０?ｃｍ的传输距离仍能保持很好的光强。此外，艾里??光的光斑尺寸大小和加速度可以通过改变无量纲坐标知和７。的值来控制。??■?ｍｍ??＾３－２－１０１２３?－３－２－１０１２３??ｘ?［ｍｍｊ?ｘ?［ｍｍ］??图１．?２二维有限能量艾里光在ｚ＝０?（ａ）和ｚ＝５０?ｃｍ?（ｂ）处的强度分布［３］??除了无衍射和自加速特性［４，５］，艾里光还具备自修复特性［６，７］，即艾里光在??传输过程中被部分遮挡，再经过一段距离的传输，其光强分布能自我修复到遮挡??前的分布状态。自修复性是无衍射光场都具有的性质，这一特性对于光场在复杂??环境中的传输并保持稳定具有重要意义。图１．３为艾里光的自修复过程，主瓣在??初始位置被遮挡，经过１１?ｃｍ传输之后，可以看到艾里光的部分主瓣己经开始修??复，传输到３０?ｃｍ处时，主瓣已经完全修复，其中１０＝３／。＝?７７／／ｍ，ａ?＝?０．０８。??图１．３艾里光的自修复过程［７］，?（ａ）在初始位置ｚ?＝?０处主瓣被遮挡；（ｂ）和（ｃ）分别为传输??１１?ｃｍ和３０?ｃｍ后的光强修复情况??艾里光的自修复性质与其坡印廷矢量有关，坡印廷矢量可以表示为［８］：??吞?〇．６）??３??
?第１章绪?论???式中ＳｊｆＳｘ／ｘｏ，ｓｙ＝３／／ｙ〇分别为归一化的横向和纵向无量纲坐标。图１．２是二??维有限能量艾里光在不同传输位置的强度分布的仿真结果，其中；ｃＱ?＝％?＝??１００／／ｍ，ａ?＝?０．１。可以看到，二维艾里光呈现多裂片式的光强分布，其中右上??角一点光强最大，被称为为主瓣，其他部分（旁瓣）光强逐渐衰减。艾里光沿Ｘ－??ｙ轴４５°方向加速，并且在５０?ｃｍ的传输距离仍能保持很好的光强。此外，艾里??光的光斑尺寸大小和加速度可以通过改变无量纲坐标知和７。的值来控制。??■?ｍｍ??＾３－２－１０１２３?－３－２－１０１２３??ｘ?［ｍｍｊ?ｘ?［ｍｍ］??图１．?２二维有限能量艾里光在ｚ＝０?（ａ）和ｚ＝５０?ｃｍ?（ｂ）处的强度分布［３］??除了无衍射和自加速特性［４，５］，艾里光还具备自修复特性［６，７］，即艾里光在??传输过程中被部分遮挡，再经过一段距离的传输，其光强分布能自我修复到遮挡??前的分布状态。自修复性是无衍射光场都具有的性质，这一特性对于光场在复杂??环境中的传输并保持稳定具有重要意义。图１．３为艾里光的自修复过程，主瓣在??初始位置被遮挡，经过１１?ｃｍ传输之后，可以看到艾里光的部分主瓣己经开始修??复，传输到３０?ｃｍ处时，主瓣已经完全修复，其中１０＝３／。＝?７７／／ｍ，ａ?＝?０．０８。??图１．３艾里光的自修复过程［７］，?（ａ）在初始位置ｚ?＝?０处主瓣被遮挡；（ｂ）和（ｃ）分别为传输??１１?ｃｍ和３０?ｃｍ后的光强修复情况??艾里光的自修复性质与其坡印廷矢量有关，坡印廷矢量可以表示为［８］：??吞?〇．６）??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Specially shaped Bessel-like self-accelerating beams along predesigned trajectories[J]. Juanying Zhao,I.D.Chremmos,Ze Zhang,Yi Hu,Daohong Song,Peng Zhang,N.K.Efremidis,Zhigang Chen. Science Bulletin. 2015(13)
本文编号：3472171
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