【摘 要】
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空心光束是一种重要的结构光,是光场调控研究领域的热点之一.拉盖尔-高斯光束是一种典型的空心光束,因其螺旋状相位且携带轨道角动量,因而也被称为涡旋光.涡旋光在光通信、量子纠缠和超分辨成像等领域有着极高的应用价值.本研究以全固态两镜凹平腔Nd:YVO4激光器作为实验平台,通过在输出平面镜上制造点缺陷,达到抑制低阶高斯模式起振,从而获得高阶拉盖尔-高斯涡旋激光输出的效果.在连续波情况下,最高获得了16阶涡旋激光输出;在吸收功率为3.3 W时,获得最高功率为280 mW,激光斜效率为18.6％.进一步通过在谐振腔
【机 构】
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厦门大学电子科学与技术学院, 福建 厦门 361005;泉州师范学院光子技术研究中心, 福建 泉州 362000
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空心光束是一种重要的结构光,是光场调控研究领域的热点之一.拉盖尔-高斯光束是一种典型的空心光束,因其螺旋状相位且携带轨道角动量,因而也被称为涡旋光.涡旋光在光通信、量子纠缠和超分辨成像等领域有着极高的应用价值.本研究以全固态两镜凹平腔Nd:YVO4激光器作为实验平台,通过在输出平面镜上制造点缺陷,达到抑制低阶高斯模式起振,从而获得高阶拉盖尔-高斯涡旋激光输出的效果.在连续波情况下,最高获得了16阶涡旋激光输出;在吸收功率为3.3 W时,获得最高功率为280 mW,激光斜效率为18.6％.进一步通过在谐振腔中插入Cr:YAG可饱和吸收体,首次演示了具有正反手性的拉盖尔-高斯同时被动调Q脉冲激光,稳定输出的最短脉冲宽度约为232 ns,相应的脉冲重复频率约为229.1 kHz.本研究表明点缺陷镜是一种稳定可靠的直接产生高阶涡旋光的手段,并且可以与被动调Q等固体激光技术结合产生不同运转方式的空间结构光束.
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离散缝网的表征与模拟是目前国内外研究的热点.在非常规油气开发过程中,由于地应力场的存在会对裂缝的流动属性产生显著影响,若将裂缝视为静态对象,与矿场数据会出现极大偏差,因此要基于动态裂缝做更深入的研究.本文针对致密油藏应力场?渗流场耦合力学问题,提出了一种高效的混合数值离散化方法,其中采用扩展有限元法(XFEM)求解岩石的弹性形变,采用了混合边界元法(MBEM)精确计算基岩与裂缝间的非稳态窜流,这两种数值格式是完全耦合的,并对整体计算格式的时间项进行了全隐式求解,可准确表征致密油藏开采过程中的裂缝变形及流体
分数阶微积分有着诸多优异的特点,目前在动力学领域主要用来提高非线性系统振动特性研究的准确性.本文在拟周期Mathieu方程的基础上,引入分数阶微积分理论,研究了分数阶微分项参数对方程稳定性的影响.首先,采用摄动法得到方程稳定区和非稳定区分界线(即过渡曲线)近似表达式,利用数值方法验证了解析结果的准确性,图像显示两者吻合较好.随后,通过归纳总结不同情况下的过渡曲线近似表达式,发现在系统中分数阶微分项以等效线性刚度和等效线性阻尼的方式存在.根据这一特点,得到了系统等效线性阻尼和等效线性刚度的一般形式,并且定义
光同时具有自旋和轨道角动量属性,它们分别与光的偏振和相位分布相关.在傍轴条件下,光的自旋和轨道角动量在自由空间传输过程中是相互独立且各自守恒的.而在非傍轴条件下,如紧聚焦或者散射光场中,光的自旋与轨道角动量之间会发生相互耦合和转化.其中,紧聚焦场中自旋与轨道角动量的相互作用由于广泛涉及光学捕获、显微和探测等应用领域,近年来受到广泛关注.综述了紧聚焦场中自旋、轨道角动量理论计算方法,自旋-轨道角动量相互作用与入射结构光场的关系以及最新的相关应用研究进展.
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由于能够提供独特的光-物质交互界面,携带净轨道角动量的各类涡旋光束成为光场调控研究的热点问题.随着相关研究的不断深入,光镊以及非线性光学领域都特别需要一种具有均一空间强度分布且无曲率相位梯度的“完美平顶涡旋”光束.针对这一问题,从理论出发基于超高斯模型提出“完美平顶涡旋”的复振幅计算全息产生技术,并利用相位型空间光调制器构成的数字傅里叶变换系统实验论证了“完美平顶涡旋”在焦场区域的可控产生与调控,重点阐述了在给定孔径限制条件下获取光滑涡旋奇点的强度控制原理及方法.
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矢量涡旋光束是一种新型的结构光场,具有螺旋相位和横截面各向异性偏振分布,在光镊、旋转体探测、光通信、高分辨率成像、量子信息等领域展现出广泛的应用前景.随着研究的不断深入,对矢量涡旋光束的复杂光场模式分布要求越来越高,给矢量涡旋光束的生成技术带来了巨大的挑战.此外,如何更加实用且有效地完备表征矢量涡旋光束的模场分布、模式特性亦是其应用的重要基础.本研究团队长期从事包括矢量涡旋光束在内的结构光场调控及应用技术研究,提出了多种输出模式连续可调的矢量涡旋光束腔外、腔内生成技术.介绍了近年来本课题组在矢量涡旋光束的
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