摘要: 随着激光技术的诞生，我们对光学的研究也变得更加丰富起来，如何将激光技术应用到其他诸多领域，变得极为重要。为了能够更加深刻地发掘激光技术的性质和应用，对光场进行调控变得越来越重要。光场的自由度主要分为四种，包括频率、振幅、相位和偏振... 展开 随着激光技术的诞生，我们对光学的研究也变得更加丰富起来，如何将激光技术应用到其他诸多领域，变得极为重要。为了能够更加深刻地发掘激光技术的性质和应用，对光场进行调控变得越来越重要。光场的自由度主要分为四种，包括频率、振幅、相位和偏振态。其中，对光场的频率、振幅以及相位调控的研究已经较为深入，也被广泛应用在各个领域。而对光场偏振态的调控，一般是通过调控光场偏振态的空域分布来实现的，可以生成偏振态非均匀分布的矢量光场。矢量光场与标量光场相比，不同之处在于标量光场的偏振态分布在空间不同位置是相同的，而矢量光场的偏振态分布是不同的。所以矢量光场的调控更为丰富和复杂，其性质也更为独特和多样，其被广泛应用在光学捕获领域、光学微加工领域以及光学微操纵领域等。 庞加莱球是一种用来表示偏振态的模型，球上的每一个点都有唯一的偏振态与之对应。通过对庞加莱球上的不同的正交偏振态进行叠加，可以得到一些新的矢量光场，例如全庞加莱球矢量光场、广义庞加莱球和杂化阶庞加莱球上的矢量光场等。本文将球心投影与庞加莱球相结合，提出了新型的庞加莱球矢量光场。本论文的主要工作内容如下: 1.介绍了一种利用球心投影，取出庞加莱球上完整球面范围内的偏振态，构成新的矢量光场的方式。通过改变拓扑荷的大小，进行投影的取值范围的变化,来控制新型矢量光场内偏振态长轴取向的变化速率。理论模拟和实验生成了这种矢量光场，并对其偏振态分布进行了分析。这种新型的庞加莱球矢量光场，在一定程度上丰富了矢量光场的种类,为新型庞加莱球矢量光场的产生提供了新的思路。 2.将利用球心投影得到的新型庞加莱球矢量光场，进行紧聚焦得到对应的焦场。论文仿真模拟了不同条件下各个焦场的强度分布、Stokes参量、自旋角动量以及能流密度分布和能流方向，并在此基础上利用Richards-Wolf矢量衍射理论对各个结果进行分析，为这种新型矢量光场的应用提供了理论基础。 3.基于球心投影的方式，通过调控不同的参数，取出庞加莱球上任意经纬度环形范围或者扇形范围的矢量光场。将不同的参数和方法下得到的矢量光场进行对比，发现生成同一种矢量光场的方法不止一种，参数也不是只有固定的数值,丰富了生成矢量光场的思路。 收起