摘要：研究了非均匀泵浦状态下径向偏振光束的退偏机理及补偿方法。理论分析表明,非均匀泵浦条件下各向同性晶体横截面内由热致剪应力引起的剪切向热致双折射是导致径向偏振光退偏的主要原因。设计实验依次采用薄膜偏振片(TFP)测量法和纯度测量法评价了径向偏振光在非均匀泵浦条件下的退偏,其中TFP测量法用于检测径向偏振光的整体退偏,纯度测量法用于检测径向偏振光的局部退偏。在泵浦峰值功率1.1 kW下,两种评价方法测得的退偏量分别为2.34%和2.53%。基于理论分析和评价方法的结果,在退偏补偿方案的设计中采用相位调制与空间模式匹配相结合的方法,将径向偏振光的退偏量优化了59%,并获得脉冲能量为19.36 mJ,纯度为90.13%的皮秒径向偏振光,光束质量因子M2为3.8。

摘要：针对径向偏振光入射,设计了三维超分辨衍射光学元件。对径向偏振光大数值孔径聚焦特性的分析表明,纵向分量是影响聚焦主瓣的三维光强分布的主要因素。仅考虑径向偏振光聚焦场的纵向分量,沿用线偏振光入射时三维超分辨衍射光学元件的全局优化方法,利用线性规划设计了三维超分辨的0,π结构的纯相位元件。考虑径向偏振光聚焦场的径向和纵向分量,计算了三维超分辨性能。与线偏振光的性能对比表明,尽管仅考虑聚焦场纵向分量设计的衍射光学元件不是全局最优解,但其三维超分辨性能明显优于线偏振光,证明了仅考虑径向偏振光聚焦场的纵向分量进行三维超分辨衍射光学元件优化的有效性。

摘要：利用光栅反射镜的偏振选择原理,设计并制备了35层镀膜、1000nm周期、70nm槽深的圆环型微结构光栅反射镜。使用该光栅反射镜作为激光二极管抽运的Nd∶YAG激光器的后腔镜,通过对激光谐振腔的优化,获得了功率为13.4 W的径向偏振激光。分析并设计偏振度的计算方法,测量得到径向偏振激光的偏振度可达97%。

摘要：径向偏振光由于其偏振态关于光轴的对称性以及始终存在的轴上光强为零等特点而备受关注。特别是随着近年来对其实验装置的研究和设计取得了新进展,显著的提高实验系统的灵活性和精度,解决了产生径向偏振光时损耗过多的难题。径向偏振光材料加工以及高分辨测量等方面发挥了重大的作用。随着进一步完善径向偏振光产生的工艺,将使之成为科学领域重要的研究工具。本文对径向偏振光的光场分布形式,产生方法及其在现代光学中的应用做了简要介绍。

摘要：为了提升激光器径向偏振光的输出功率,改进了原有W形轴锥镜内锥角为90°的结构。为研究光束在轴锥尾镜单元的传输特性,采用几何光学分析了轴向入射下、W形轴锥镜底角为90°时,内锥角的改变对出射光的影响,发现出射光的位置及方向不发生变化;为研究轴锥镜的热畸变特性,模拟了W形轴锥镜的温度形变,可知内锥角变大时整体温度变小且分布更加均匀。结果表明,随着内锥角的变大,光束中心的光程减少量相对于光束边沿的光程减少量增大;采用Fox-Li数值迭代法模拟了引入上述形变后谐振腔的激光模式,得出在内锥角为100°时温度形变对光束模式的影响最小。通过对W形轴锥镜温度形变的研究,可为优化W形轴锥镜的设计提供参考。

摘要：为克服传统透镜体积大、难以集成化的不足,针对入射波长λ=2500μm的径向偏振光,基于光学超振荡原理设计了透镜半径为20λ、聚焦焦距为5λ、数值孔径NA=0.97的二值相位型宽带太赫兹远场超分辨聚焦器件。仿真结果表明:该远场太赫兹聚焦透镜在λ=2500μm时,在焦平面形成有效聚焦焦点,该焦点半高全宽为0.445λ(1112.5μm),小于阿贝衍射极限(0.5λ/NA=0.518λ),旁瓣比为15.9%,实现了远场超分辨聚焦;设计的透镜在2100~2900μm波长范围内可形成亚波长聚焦焦点,且在2300~2900μm波长范围内能够实现远场超分辨聚焦。相较于传统光学超分辨技术存在的工作距离短、集成困难、带宽较小等问题,该平面透镜设计灵活,具有物理尺寸小、工作距离适中、带宽范围大等优点,可广泛用于集成化的光学系统中。

摘要：为了产生径向偏振光,采用组合半波片和组合线偏振片在腔外对线偏振光做极化整形的方法,进行了理论分析和实验验证。为检测该径向偏振光产生系统的性能,采用旋转检偏器法对输出光束的偏振分布进行了检测,并用经典斯托克斯参量测量法计算了偏振纯度,最后基于马赫-曾德尔干涉的原理,检测了径向偏振光对称区域的线偏振相位关系。结果表明,当组合线偏振片为4个分块时,获得了偏振纯度为80.5%的径向偏振光,并检测出光斑对称区域的线偏振相位差为π。这一结果对在低成本条件下产生高纯度的径向偏振光是有帮助的。

摘要：基于紧聚焦条件下的矢量衍射理论推出了一个解析解形式的环半径公式,利用此公式设计得到的二元相位波带片可以使入射光的紧聚焦区域呈现轴向双焦点分布。并且,公式中的两个焦点的轴向距离和环半径直接相关,可以设计一系列的具有不同轴向距离的二元相位波带片,用来调制高数值孔径物镜,使其产生轴向可调的双焦点。以径向偏振贝塞尔-高斯光束为例,数值模拟了在不同轴向偏移距离的二元相位波带片的调制下的紧聚焦场的空间强度分布。数值模拟结果表明,基于此类二元相位波带片可以成功地实现轴向距离可调的双焦点。此外,利用一些具有特殊轴向距离的二元相位波带片,还可产生"光泡"与"光针"等特殊的紧聚焦场分布。因此,此类二元相位波带片有望应用于微粒子的动态操控与捕获。

摘要：径向偏振光聚焦后可以产生很强的纵向电场。以此为出发点,首先依据基尔霍夫衍射理论,计算得到了径向偏振光经锥面镜会聚后所形成的横截面呈现零阶贝塞尔函数分布的纵向电场,分析了会聚区域光场的相干长度和横向宽度与入射光光斑尺寸、锥面镜的锥顶角以及锥面镜出射端半径的关系。在此基础上,提出采用锥面镜和筒形反射镜的复合结构,通过设计合适的锥面镜和筒形反射镜参数,实现纵向电场的级联,且电场呈周期性分布。分析了筒形反射镜的参数对所形成的级联纵向电场的横向宽度、周期和占空比等的影响。结果表明,当所采用的锥面镜的锥顶角为60°时,出射端半径和筒形反射镜的内径均为999.682λ(λ为波长),可以实现周期长度为1154λ、占空比为1的纵向电场的级联;当用于电子加速时,加速区长度甚至可达到米级。这种级联纵向电场的设计将进一步使得电子的加速区长度得到显著增加,为电子加速到更高能量提供了可能。

摘要：径向偏振光是近些年引起广泛关注的一种新型偏振光,它在粒子操控、金属切割和提高显微镜分辨率方面具有广阔的应用前景。径向偏振光可以通过在激光器谐振腔内应用径向偏振光栅反射镜来获得。首先在顶层刻蚀光栅反射镜的模型上通过自编程序分析光栅反射镜各参数对光栅性能的影响,然后设计出光栅反射镜复合结构并结合微纳加工工艺进行了可行性分析。