图 1。1 通过偏振器的径向偏振光和旋向偏振光光强分布图

1。3  径向偏振光

径向偏振光是矢量光束的一种，它不是传统的空间的线，圆，椭圆偏振等均匀偏振，径 向偏振光束的光强分布图上的中心点是暗的，这就意味着它中心点的光强是零，并且在除了 中心点以外的任何一点上的偏振状态都是半径方向的线偏振。如下图 1。2 所示，径向偏振光 的电矢量振动规律有序，是完美的轴对称。由于径向偏振光这种特殊的偏振方向，径向偏振 光的光强分布是光轴方向基本是无光的状态，光强在外围逐渐变暗，和其他偏振光相同。论文网

图 1。2 径向偏振光偏振态分布示意图

本科毕业设计说明书 第 3 页

1972 年日本学者第一次产生了径向偏振光，我国于 1985 年第一次产生了径向偏振光[4]。

至今为止产生径向偏振光已经 40 余年，但是由于人们对它的了解不深，不知道应用方向导致 初期人们没对它进行深入的研究。近些年来，人们对激光的研究深入，各种激光层出不穷， 人们也加深了对径向偏振光的研究。在逐渐的了解了径向偏振光的特性以后，人们发现它可 以应用在捕获加速粒子、提高分辨率、金属切割等方面。近些年来，随着人们的不断研究， 径向偏振光慢慢在俘获加速粒子、提高分辨率、金属切割等方面体现出了良好的应用前景。 由于径向偏振光相比其他类型的偏振光具有一些特殊的性质，其在光学成像和通讯领域中具 有明显的优势[5-7]。优势表现为：1）径向偏振光束拥有非常小的聚焦光斑。现在可以得到的 最小聚焦光斑面积大小为 0。16λ2。再激光通讯传输方面，利用这个特点可以提高通讯的效率 和质量。2）光学存储密度比其他偏振光更大。径向偏振光拥有较大的径向电场，同时拥有在 之前提到过的较小的聚焦光斑面积，这两个性质使得它可以得到更大的存储密度。在其他领 域的优势有：1）径向偏振光的电场振动方向是完美的轴对称，在使用激光切割金属的领域具 有很大的优势，部分研究表明这样进行金属切割会使效率提高近一倍。2），聚焦后的径向偏 振光拥有强径向电场矢量，这样就可以更好俘获或加速金属粒子，而不用担心金属粒子普遍 存在的散射和吸收现象。

对于径向偏振光的聚焦特性的研究表明可以通过光束的空间相干性进行调控其聚焦特 性，以此来产生空心、平顶以及高斯型的强度分布，在材料热处理以及粒子捕获等领域有重 要的应用前景。研究还发现，部分相干径向偏振光束相比线偏振矢量光束，能有效降低大气 湍流对光信号的扰动，在自由光通信方面具有重要应用。捕获粒子方面的应用有光镊即光学 镊子，它不同于物理镊子，他是利用光的物理性质实现的工具，所以它更为温和不会破坏物 体结构。它具有传统机械镊子夹持和操纵微小物体的功能。和机械镊子一样光镊要夹持物体 也需要对物体实施一个力，这个力就是光辐射压力。光是一种电磁波，电磁波携带能量的同 时也携带动量。这也说明光在照射到物体上时会对物体产生一个力，这个力就是光辐射压力。 爱因斯坦提出了光的波粒二象性，我们从中得知光是由光子组成的，所以光辐射压力是有光 子对物体的冲击产生的力，科学研究认为光子流对物体施加力的现象类似于气体流动施加的 气体压力。人们在实验中发现在以光束为中心的一定区域中，物体一旦落入这个区域就有一 定可能向光束的几何中心移动，光镊还具有引力的效果。这些应用表明径向偏振光在实际应 用中有巨大的发展前景。