摘要: 自激光器出现以来，激光以方向性好、相干度高等优点引跑人们的广泛关注，而如何运用高效、灵活的方法操控光场逐渐成为当下的热门研究课题。激光束经过强聚焦后，可以产生更锐利的焦斑，形成困形对称、空心圆环状的光场，这些聚焦特性可以应用在微粒... 展开 自激光器出现以来，激光以方向性好、相干度高等优点引跑人们的广泛关注，而如何运用高效、灵活的方法操控光场逐渐成为当下的热门研究课题。激光束经过强聚焦后，可以产生更锐利的焦斑，形成困形对称、空心圆环状的光场，这些聚焦特性可以应用在微粒捕获、光学存储、激光切割等方面。在光束的聚焦整形中，一般通过调制光束的振幅、相位、偏振等来构建具有特定形状的光场，实现对目标焦场的调控和整形。随着工业技术的地代更新，实际应用中对激光性能的要求也愈加多样，一般的高斯激光束已不能满足技术要求。因此，调制具有更多新颖结构的聚焦光场来满足不同领域的特定需求是目前迫切需要解决的难题。本文以新型部分相干矢量涡旋光束的聚焦整形研究为目的，将具有特殊空间关联结构的部分相干光束与离轴涡旋光束相结合，提出多维度的调控方案，展开对不同光束的聚焦特性和聚焦整形的详细分析，主要内容如下: (1)基于矢量衍射理论，对经过高数值孔径透镜的具有可调拓扑荷的径向偏振多高斯谢尔模涡旋光束的聚焦特性进行研究，数值分析了该光束的关联结构和涡旋相位的拓扑荷数对聚焦光强分布的影响。结果表明具有分数拓扑荷的涡旋光束可以打破矢量光束聚焦强度的圆形对称性，形成诸如异常非对称的空心焦场或非均匀不对称焦斑。这一发现为不规则粒子的俘获提供新的手段; (2)对部分相干径向偏振离轴涡旋光束的聚焦特性展开理论研究，数值分析了离轴涡旋对光束经过薄透镜的聚焦特性的影响。研究发现光束在焦平面上离轴涡旋相位的位置会出现额外偏移的暗核，且传输过程中暗核会逐渐旋转。此外离轴涡旋的存在会导致光束偏振态分布虽双边对称性; (3)将单个离轴涡旋扩展到多个离轴涡旋，对部分相干径向偏报多离轴涡旋光束的聚焦特性进行研究。数值分析了多个离轴涡旋对焦平面上光束光强分布的影响。结果表明多离轴涡旋光束中离轴涡旋可以引起聚焦光强的重建，调制涡旋数目、离轴参量、相干宽度等参数可以得到三角形、正方形、五边形空心轮廓或平顶焦场等新颖结构; (4)基于相干和偏振的统一理论，对径向偏振扭曲矩形多高斯-谢尔模光束的传输特性进行研究，数值分析了扭曲相位对光束光强、相干度、偏振度的影响。结果表明，扭曲相位会诱导光束在传输过程中发生扭曲旋转，且通过调整光束扭曲因子、光束阶数等参数可以调制光束的聚焦光强的分布。 收起