相干性对部分非均匀偏振光束杨氏双缝干涉远场偏振特性的影响(2)
1.1 部分相干光束的发展
以前，对激光的研究都是把它当作完全相干光来处理。事实上，自然界存在的光源都是部分相干的，因为实际原子不可能辐射出无限长的波列；而且只有同一个原子才有可能发出完全相干的光，不同的原子不可能发出完全一样的光。此外，光源经过介质传播后，外界的不稳定涨落因素会引起光场涨落，这种涨落肯定会影响光束的空间和时间相干性。所以用部分相干光传输理论来研究激光传输变换特性具有重要实际意义。部分相干光一个很重要的特点是它的电场振动方向一般是随机的，所以，部分相干光束也被称为随机光束[6]。
一般的激光具有很高的相干性，但在某些领域，相干性高反而会带来一些坏处。因为相干性越好，传输后就越容易产生散斑现象，使光强分布不均匀，像在惯性约束核聚变，激光涂敷等应用都需要均匀性很高的光束。而降低光束的相干性，会更有利于光强均匀分布。此外，我们知道完全相干光比部分相干光有更好的方向性，但完全相干光比部分相干光更容易受光阑衍射、介质增益不均匀以及湍流介质等因素影响，引起的光束波前畸变会使光束发散严重不均匀。因此，适当降低激光束的相干性在一些领域具有更好的实用价值。光的相干性研究最早是Verdet在1865年对从扩展光源发出的光的相干区域尺寸大小的研究。此后，Michelson的研究确定了干涉条纹可见度与扩展初级光源表面强度分布之间的联系。1907年，Von Laue第一次定量的描述光场波动关联。1934年，Van Cittert引入了光场中任意不同两点的扰动合成概率分布。此后，部分相干光理论经过Wolf、Gori等人的发展，到上世纪80年代基本形成一套完整的理论[6-8]。
1.2 部分相干径向偏振光束
偏振特性是光场重要特性之一，也一是光学研究的重点和“热点”。以往的研究大多集中在均匀偏振光束，如线偏振光束、椭圆偏振光束以及圆偏振光束；而空间非均匀偏振光束则是一类特殊的矢量光束[18]，其偏振态分布不均匀。非均匀光束有种类很多，其中径向偏振光是其中一种很特殊的非均匀偏振光束，它的电场振动具有完美的旋转对称特性，因此，其轴上光束中心强度为零(见图1-1)。
图1-1 径向偏振光束偏振结构和光场图
径向偏振光于1972年由 Mushiake将圆锥电介质器件放入氦氖激光器中，通过激光振荡的方法第一次实验产生。此后，人们对径向偏振光束进行了大量的理论和实验研究，发现其这种光束在信息加密、高密度存储、超分辨测量、超分辨成像、材料加工以及粒子捕获等领域有重要的应用前景。