matlab光学奇异点阵列生成技术研究

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摘要本文主要研究通过实验手段生成的光场中阵列分布的相位奇异点。就光学涡旋的起源和发展做了概述。光学散斑是最具有一般代表性的随机光场分布，所以，首先对散斑的成因及类型做了介绍。利用matlab软件模拟了多个平面波干涉叠加的结果，得到了光强和相位的分布信息。并且对通过改进经典干涉仪光路的一部分来实现多波干涉，进而获得奇异点阵列的相位结构的方法进行了介绍。利用matlab软件模拟三束平面波干涉的叠加，得到了光强和相位的分部信息，发现在模拟出来的干涉图中可以找到相位奇异点。并对光学涡旋的未来发展和应用前景进行了展望。63720

毕业论文关键词：相位奇异点光学涡旋奇点光学散斑

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title The research of optical singularity array generation technology.

Abstract

We aim to research the phase singularities generated by experimented means in light fields. The origin and characteristics of the opticed vortex was summarized. Optical speckle is typical representative for general random light. Then we firstly explain the cause of formation and the categorization for speckle in detail. We simulate the interference of multiple plane waves and compute the resulted speckled intensity pattern and phase distribution. We achieve the interference of multiple plane waves by improving the classic interferometer optical ,and introduce the method of acquire phase singularity array. We simulate the interference of three plane waves and compute the resulted speckled intensity pattern and phase distribution. And a brief outlook about the future study and applications of optical vortex is discussed.

Keywords phase singularities optical vortex singularity optical optical speckle

1 绪论 1

1.1发展现状概述 1

1.2 本文的主要内容 4

1.3 本课题研究的意义 4

2 研究的理论基础 5

2.1 光学散斑的基本理论 5

2.2 光的干涉的基本理论 6

2.3 偏振光的琼斯矩阵表示 7

3 研究的理论分析与仿真 8

3.1 对光学散斑的仿真 8

3.2 对相位奇异点的仿真 13

4 光学涡旋的实验研究 17

5 光学涡旋的应用前景展望 19

结论 21

致谢 22

参考文献 23

附录A 25

附录B 26

1 绪论

1.1发展现状概述

随着激光技术的发展，对激光束在是、传输过程中其光谱的行为研究引起了人们越来越多的兴趣。近几年中，由于人们发现相位奇异点有很高的应用价值，导致相位奇异的研究引起了大量的注意。并发现了很多方法来获得光学涡旋。研究的方式可以说是多种多样。随之而来的就是对光学涡旋在各个领域中应用的研究，由于相位奇异普遍存在的现象，在光波特性上一些新的应用和现象正在被发现。

1.11研究的背景

任何光学技术都是人们利用光的某种本质属性作为信息载体而发展出来的。一些为人熟知的光学参量如光强、相位、光谱等都可以携带光波运动过程或路径上目标和环境的信息而衍生成为某种光学测量、成像与探测的工具。事实上，光学技术每一次重要革新都是人们从更深层次上利用光的某种本质属性作为信息载体的结果。例如，人们通过提取光的相位信息弥补传统光强成像的不足发明了相衬显微镜和全息照相技术。这种由于对光本性认识的提高而导致光学技术重大突破的例子贯穿于光学研究的整个发展历程。人们对光学涡旋认识的加深是伴随着激光技术的发展的，特别是在激光技术产生以后，人们才对光学涡旋有了比较清晰的认识。自19世纪Airy[ ]发现在透镜的聚焦面上会形成一种奇异的环以后，人们才开始对这种现象进行研究。发展到现在，光学涡旋在位移测量、光学微控、量子通信、激光显示等众多领域得到了广泛且重要的应用[ ]。论文网