摘要: 近年来，矢量结构光场与散射介质相互作用的研究获得广泛关注。与标量光场相比，矢量光场具有丰富的空间自由度和偏振自由度。同时，空间分量与偏振分量具有不可分割的耦合关系，类似于局域纠缠态，在通过散射介质如生物组织、大气湍流、水下的传播时... 展开 近年来，矢量结构光场与散射介质相互作用的研究获得广泛关注。与标量光场相比，矢量光场具有丰富的空间自由度和偏振自由度。同时，空间分量与偏振分量具有不可分割的耦合关系，类似于局域纠缠态，在通过散射介质如生物组织、大气湍流、水下的传播时，具有较强的鲁棒性和对扰动介质的抗散射性。基于以上传播优点，复杂矢量结构光场有望在生物信息探测、先进成像、遥感和自由空间光通信方面获得新的应用。Ince-Gaussian（IG）矢量光场作为一类基于椭圆坐标系的本征激光场，相比其他光场，具有更丰富的自由度，其与散射介质相互作用值得深入研究。 本论文主要研究了IG矢量光场的产生及IG矢量光场、柱矢量光束等结构矢量光场通过散射介质的传输特性。由于偏振分量和空间振幅分量之间的类量子相关性，高阶IG矢量结构光场比标量高斯光场具有更好的结构传输稳定性。主要的研究工作如下： 首先，研究了IG矢量光场的生成。借助两个纯相位空间光调制器，通过计算机生成的IG模态数字全息图，并联分离调控正交偏振的偶模和奇模光场分量，提出了一种IG矢量光场生成光路。通过对全斯托克斯参数的测量，对生成的三阶和四阶IG矢量光场进行了光强分布与偏振结构的分析，研究了引起实验误差的原因，讨论了实现IG光场的可行性。 其次，研究了IG矢量光场在散射介质中的传播特性。以生成的三阶和四阶IG矢量光场为例，分析了通过三种不同浓度的聚苯乙烯微球悬浮溶液时的传输特性，并与基模高斯光场和IG标量光场进行了对比。对透射光场的光强分布、偏振结构和偏振度进行的分析表明：IG矢量光场能保持更为稳定的光强和偏振等空间结构特征，更高阶的复杂矢量光场传输更为稳定。 最后，基于电控的Q波片，研究了柱矢量光场在散射介质中的传输特性。经过不同浓度聚苯乙烯微球悬浮溶液后，对透射光场的光强分布和偏振结构进行分析，结果表明：柱矢量光场经过散射介质后，与线偏振的高斯光束相比，仍有较稳定的光场结构传输特性，但与复杂结构的IG矢量光场相比，稳定性有所减弱。 收起