摘要: 自从量子力学中的宇称-时间（Parity-Time，PT）对称概念被引入到光学领域后，便引起了人们广泛的关注。尤其是发现具有增益损耗的PT对称光学系统可以带来一系列新颖的现象，并且经过了十多年的发展，PT对称被应用于到了各种光学器件中。由于PT对称在... 展开 自从量子力学中的宇称-时间（Parity-Time，PT）对称概念被引入到光学领域后，便引起了人们广泛的关注。尤其是发现具有增益损耗的PT对称光学系统可以带来一系列新颖的现象，并且经过了十多年的发展，PT对称被应用于到了各种光学器件中。由于PT对称在科研中存在着巨大的潜在价值，因此与PT对称相关的研究具有重要的意义。光场与物质之间的相互作用一直备受关注，但是大量的研究都聚焦于偏振态均匀分布的标量光场。而矢量光场中具有不同于标量光场的独特偏振分布结构，从而矢量光场与物质的作用可以导致更多新颖的光学现象和效应。因此，与相关新型材料的复杂结构光场矢量调控受到了人们极大的关注，尤其是在PT对称材料中的光场矢量调控。目前，矢量光场与PT对称光学系统相互作用及其相关应用方面还需更深入的挖掘，同时继续探索其新颖的光学现象和矢量调控。本论文主要探究了在PT对称材料中的光场矢量调控，主要内容如下： 1、基于耦合的线性薛定谔方程（LSE）研究了具有螺旋相位和方位角变化偏振态分布的矢量光场（VOF）在PT对称光学系统中的传播动力学。通过分步有限差分法对PT对称光学系统中方位角变化的VOF的Stokes参数的演化过程进行求解。数值结果分析表明，在PT对称光学系统中，VOF外围发生的线-圆偏振的转换是由于两个正交偏振分量的相干叠加，以及探究了改变增益/损耗参数、折射率和光学格子周期对于VOF的偏振态的影响，同时也分析了破缺情况下的矢量光场在PT对称光学系统中下的光束演化情况。 2、基于耦合的LSE探究了具有螺旋相位和方位角变化偏振分布的矢量涡旋光场（VVOF）在PT对称光学系统中的光学角动量的演化特性。通过分步有限差分法对PT对称光学系统中的VVOF的光学角动量的演化过程进行求解。数值模拟结果阐述了位相拓扑荷、偏振拓扑荷、增益/损耗参数和光学格子周期以及折射率对VVOF在PT对称光学系统中的轨道角动量以及自旋角动量的影响。 3、基于径向偏振变化的矢量光束在强非局域非线性介质的演化特点设计了结构简易而又实用的装置。该装置是一种利用矢量光束与介质相互作用从而实现线偏振转换为圆偏振光的装置。在这套装置中，只需通过更改输入光束的输入功率大小或者更改光束在这种特定介质中的传输距离，可以将获得的圆偏振光在三种状态之间随机切换。 收起