摘要: 随着激光技术和相关科学的飞速发展，激光不仅推动了科技的进步，还在人们的日常生活的众多方面产生了越来越深远的影响。如何更有效地利用激光已经成为新的课题。在光的基本属性参量中，频率、振幅、相位已被深入研究，其调控技术及应用已经取得了很... 展开 随着激光技术和相关科学的飞速发展，激光不仅推动了科技的进步，还在人们的日常生活的众多方面产生了越来越深远的影响。如何更有效地利用激光已经成为新的课题。在光的基本属性参量中，频率、振幅、相位已被深入研究，其调控技术及应用已经取得了很大进展，但偏振相关的调控近年来才受到关注。由于其特殊的偏振态分布及相关特性，矢量光场的焦场特性及偏振态调控成为当前研究的热门。矢量光场及相关特性已经在光学诱捕，光学微操纵等方面被广泛应用。然而，对矢量光场的研究才刚刚起步，还有很多没有解决的问题。本论文以矢量光场的聚焦特性及焦场调控为研究目标，对矢量光场的生成，矢量光场的聚焦，杂化偏振矢量光场的聚焦特性和非对称光场的焦场调控进行了理论和实验研究。主要内容如下: 1.讨论了矢量光场的生成方法，分别回顾了腔内生成和腔外生成两种类型的多种实验方案。集中介绍了基于4f系统相干分解与合成的矢量光场生成方法，以及利用该方法生成的局域线偏振和杂化偏振矢量光场。还介绍了一种基于4f系统的偏振和相位独立可控的新型矢量光场的实验生成方案。 2.研究了矢量光场的聚焦。分析了用于计算聚焦场分布的Richards-Wolf矢量衍射理论的推导过程。并且基于这一理论，讨论了一些典型的光场的聚焦特性，包括线偏振光场的紧聚焦特性，径向和旋向偏振光的紧聚焦特性，空间变化局域线偏振光的焦场调控以及特殊形状焦场。 3.我们从理论和实验上研究了杂化偏振矢量光场的聚焦特性和偏振态演变。我们生成了旋向变化杂化矢量光场、径向变化杂化矢量光场和空间变化杂化矢量光场，并且深入研究了这些矢量光场在紧聚焦和弱聚焦条件下的强度分布和偏振态演变。我们通过对杂化偏振矢量光场的各类参数进行调控，实现了同时控制焦场的总体强度分布以及包括椭偏率以及偏振方向在内的三维偏振态的分布。 4.我们提出了一种通过改变入射场的形状来调控焦场偏振态分布的方法。通过利用加载形状信息的全息图生成的非对称局域线偏振扇形矢量光场，我们能够在其焦场处获得同时具有线偏振、圆偏振、椭圆偏振的杂化偏振焦场。对入射场的形状进行改变，实现了焦场偏振态的再分布，原本为局域线偏振的入射场经过聚焦后得到了杂化偏振的焦场。通过对入射场形状的精确调控，我们可以得到所需的特定强度或偏振态分布的焦场。 收起