【摘 要】
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一些激光束在受到障碍物的影响后,由于光束本身的性质,在后续的传播中障碍物对光束的影响会逐渐减小甚至于消失,学界将光束所具有的这种性质称为自修复特性。经过三十多年的发展,关于光束自修复特性的研究已经成为了激光光场调控、传输及应用这个专题的一个热点,许多学者都对自修复特性的研究作出了贡献。目前,有关光束自修复特性的研究成果已经被成功地应用在了光镊、显微镜、无线光通信等领域。可以预见,激光束自修复特性的
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一些激光束在受到障碍物的影响后,由于光束本身的性质,在后续的传播中障碍物对光束的影响会逐渐减小甚至于消失,学界将光束所具有的这种性质称为自修复特性。经过三十多年的发展,关于光束自修复特性的研究已经成为了激光光场调控、传输及应用这个专题的一个热点,许多学者都对自修复特性的研究作出了贡献。目前,有关光束自修复特性的研究成果已经被成功地应用在了光镊、显微镜、无线光通信等领域。可以预见,激光束自修复特性的应用前景还会进一步加大,基于这个意义,我们开展了我们的工作。因为不是所有类型的激光束都具有自修复特性,所以对于不同类型的光束分别进行关于自修复的具体讨论是这类研究的路线之一。此外,自修复特性也是个广义的概念,通常情况下,它指的是光束光强分布的自修复。然而,近年来的一些研究结果表明,光束的其他物理自由度,即偏振态上也可以实现自修复。因此,关于自修复特性在光束的其他物理自由度上的推广也变得越来越有意义。在本论文中,我们基于沃尔夫的光的相干与偏振理论和广义的惠更斯-菲涅尔积分,首先研究了径向偏振的高斯-谢尔模型光束的传播和自修复过程,推导出了这种光束在光源平面处受到不透明障碍物的遮挡后,它的交叉谱密度矩阵在接收平面上的解析表达式。数值计算的结果表明,径向偏振的高斯-谢尔模型光束具有自修复特性,我们详细地讨论了该光束的受扰动传播过程。然后,我们推导并计算了标量的高斯-谢尔模型光束的传播和其空间相干性的自修复过程。我们推导出了该光束在光源平面处受到透明的浑浊介质的扰动后,它的交叉谱密度函数在接收面上的解析表达式,并据此计算出了光束在接收平面上的谱相干度分布。数值计算的结果表明光束的谱相干度分布也存在自修复特性。最后,作为对光束空间相干性自修复特性的一个应用,我们将光束的空间相干性自修复特性成功地运用到了鬼成像技术中。我们的实验结果和数值仿真模拟的结果都表明,受扰动鬼成像的成像质量可以通过利用部分相干光束的自修复特性得到改善。我们的研究内容和结果将为光学成像、激光传输、光镊技术、鬼成像技术等领域的研究和应用提供参考和帮助。
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