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目录

第一章 绪论  1

1.1 研究背景 : . 1

1.2 国内外研究现状 .. 2

1.3 研究意义 .. 2

第二章 基本理论 . 4

2.1 涡旋光束基本理论 . 4

2.2 涡旋光束的生成 .. 5

2.2.1 螺旋相位板法 .. 5

2.2.2 全息光栅法  5

2.2.3 空间光调制器法 . 6

2.2.4 小结  7

2.3 光传输理论 . 7

2.3.1 几何光学法  7

2.3.2 矩阵光学方法 .. 7

2.3.3 傅里叶光学方法 . 8

2.3.4 波动光学法  8

2.3.5 广义衍射积分法 :  9

2.4 衍射积分理论  9

2.4.1 菲涅尔近似 . 1 0

2.4.2 弗朗和费近似  1 0

第三章 仿真与计算 . 1 1

3.1 涡旋光束的自由传输 . 1 1

3.1.1 理论分析 .. 1 1

3.1.2 模拟仿真 .. 1 2

3.1.3 实验装置 .. 1 4

3.2 涡旋光束小孔衍射特性  1 4

3.2.1 理论分析 .. 1 4

3.2.2 拓扑荷数对涡旋光束衍射特性影响  1 5

3.2.3 小孔大小对涡旋光束衍射特性影响  18

3.2.4 实验装置 .. 20

3.3 圆偏振深聚焦特性 .. 2 1

3.3.1 理论分析 .. 2 1

结论  23

致谢  23

参考文献 . 24
第一章 绪论1.1 研究背景现代光学在许多方向都取得了连续的进展 , 奇点光学也越发凸显其重要性。它研究的对象主要具有相位奇异性波前或者具有相位奇点的光束 。 与普通光速相比 , 奇异光场具有许多新的重要性质 , 其中 涡旋光束是奇异光场的中典型例子 , 它的波前是具有旋转的螺旋形 , 涡旋光束的传播具有柱对称性质 , 其 涡旋中心是一个暗核 , 在此 几乎没有 光强 , 并以 保持中心光强为零 的特性 传播 。 其 波矢量有方位项 ，绕着中心暗核旋转，因此光波具有轨道角动量。十九世纪三十年代， George Biddell Airy 在进行聚焦实验时，在聚焦面上偶然发现了一个反常光环 ， 这也是 首次观察到 光学漩涡 。 随后 ， Bryngdahl 和 Lee希望对平滑波前进行改进， 提出引进相位奇点的想法 。 1979 年 ， Vaughan 和Willetts 为了让人们更好的能理解光学漩涡，对光学漩涡的相位分布进行了研究 。 1981 -1983 年 ， Baranova 提出 在 离散 斑场中 ，也可以产生光学涡旋，但是只能产生低拓扑荷数的光学涡旋 。 1989 年， Coullet 等人 在前人研究的基础上， 首次引入光学涡旋这一术语 。 1992 年 ， Swartzlander 在非线性 Kerr 介质中 进行 自聚焦 实验时，第一个 观察到了光学涡旋孤子。同年， Allen 等人证明 当光束 在近轴传播 时 ， 光束 具有 一个 相位因子 ) exp( θil ，其中的光子具有 ℏ l 的轨道角动量 。1994 年 ,Barnett 和 Allen 认为涡旋光束不只是在近轴传播时才具有轨道角动量 ， 对涡旋光束在非近轴传播时的角动量进行测量 。 首次发现在 非近轴情况下光学涡旋 具有与近轴条件下相同的 轨道角动 量 。 这样涡旋光束的轨道角动量学说就更加的完善了。 (责任编辑：qin)