【摘 要】
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幂指数相位涡旋光束（PEPVB）是一种新型的光学涡旋光束,它的相位exp[i 2lπ（（?）2π）n]是由幂指数n与拓扑荷数l来决定的,n=1时,幂指数相位涡旋光束退化为涡旋光束。而部分相干幂指数相位涡旋光束具有部分相干光束和幂指数相位涡旋光束的共同特性。与传统的相干光束相比,部分相干光束展现出了一些新颖的物理特性——降低光束散斑效应、减小经过随机介质的光束闪烁、漂移和自修复等,在“鬼”成像、相干
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幂指数相位涡旋光束（PEPVB）是一种新型的光学涡旋光束,它的相位exp[i 2lπ（（?）2π）n]是由幂指数n与拓扑荷数l来决定的,n=1时,幂指数相位涡旋光束退化为涡旋光束。而部分相干幂指数相位涡旋光束具有部分相干光束和幂指数相位涡旋光束的共同特性。与传统的相干光束相比,部分相干光束展现出了一些新颖的物理特性——降低光束散斑效应、减小经过随机介质的光束闪烁、漂移和自修复等,在“鬼”成像、相干衍射成像、粒子捕获等方面都具有广泛的应用前景。而部分相干光场的传输和聚焦特性是部分相干光场应用的基础。因此本文研究了部分相干涡旋光束的传输与聚焦特性。具体研究内容如下:（1）研究了部分相干光束传输的基本理论与方法,包括标量光场传输理论、矢量光场传输理论和部分相干光场基本理论,为研究部分相干涡旋光束打下基础。（2）研究了部分相干涡旋光束的传输特性,基于菲涅尔-基尔霍夫衍射积分和矢量瑞利-索末菲衍射积分分别推导其源场的交叉谱密度函数在自由空间传输及在傍轴近似下通过ABCD矩阵表征的复杂光学系统后的交叉谱密度函数。（3）研究了部分相干涡旋光束在大气湍流中的传输特性,基于Kolmogorov大气湍流的介质理论,建立大气湍流中部分相干涡旋光束传输的理论模型,并且通过数值仿真研究了大气湍流中的标量和矢量部分相干涡旋光束传输特性。（4）建立了部分相干径向偏振幂指数相位涡旋光束的传输与紧聚焦理论模型,并基于MATLAB等数值计算软件编写高效的数值计算程序,仿真研究部分相干径向偏振幂指数相位涡旋光束在自由空间和ABCD光学系统中的传输特性,分析其相干奇点演化、光强演化、偏振度演化和光谱相干度演化。并仿真研究部分相干径向偏振幂指数相位涡旋光束的紧聚焦特性,分析和揭示不同关联结构-谢尔模径向偏振幂指数相位涡旋光束紧聚焦特性与幂指数n和拓扑荷数l的关系。该项目将为部分相干径向偏振幂指数相位涡旋光束在光学捕获等领域的应用打下理论基础,对推动新型矢量光场的理论及应用研究具有重要的意义。
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