中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 何金枫南京航空航天大学 2020年硕士导师: 王吉明共88页

摘要 : 矢量光场由于可以同时提供空间自由度和偏振自由度，这一独特的性质引起广泛关注，在光学的众多领域有着先进的潜在应用。而Ince-Gaussian（IG）模式激光横模图形的多样性，具有更多的自由度，并且由 IG 模式组成的矢量场预期在紧聚焦的条件下表现出丰... 展开

关键词 : 矢量光场聚焦特性 Ince-Gaussian 偏振态自旋角动量

2. Ince-Gaussian矢量光束在大气湍流中的传播研究

[学位论文] 孙哲南京航空航天大学 2022年硕士导师: 王吉明共81页

摘要 : 矢量光束在大气湍流中的传输近年来受到广泛关注。与标量光束相比，矢量光束已开始被证实在抵抗大气湍流带来的光束退化方面具有明显优势，例如更稳定的传输和更小的闪烁。因此，矢量光束在光通信、成像、遥感和激光雷达等领域具有广阔的应用潜力。In... 展开矢量光束在大气湍流中的传输近年来受到广泛关注。与标量光束相比，矢量光束已开始被证实在抵抗大气湍流带来的光束退化方面具有明显优势，例如更稳定的传输和更小的闪烁。因此，矢量光束在光通信、成像、遥感和激光雷达等领域具有广阔的应用潜力。Ince-Gaussian(IG)矢量光场作为一类比Laguerre-Gaussian(LG)模式和Hermite-Gaussian(HG)模式更普遍的一类本征光场，具有更丰富的模态和自由度。因此开展IG矢量(IGV)光束在大气湍流中的研究，对于自由空间光通信等应用有着重要的研究意义。本文的主要工作如下： 1.采用多重随机相位屏法，进行了IGV光束的大气湍流传输研究。基于角谱法和vonKarman指数功率谱，采用次谐波补偿法进行低频成分补偿，生成了低频成分丰富的随机大气相位屏。研究结果表明，IGV光束具有明显的抗湍流的优势。三阶、四阶、五阶和六阶IGV光束在弱湍流中(C2n=10-15m?2/3)传输2500m时能保持光强特征结构的完整性，过程中闪烁指数峰值小于2，光斑质心的径向偏移量小于0.04m，在传输800m时的偏振态与源平面相比变化较小。在强湍流(C2n=3×10-13m?2/3)中传输时，IGV光束能较好保持特征结构至1000m附近，传输2500m的过程中闪烁指数小于3.5，光斑质心的径向偏移量小于0.04m，在传输800m时光束的横向偏振态分布能保持较好的特征结构，同时，高阶IGV光束在抗湍流特性方面优于低阶IGV光束。 2.研究了携带涡旋相位的IGV光束(IGVV)在大气湍流中的传输特性。分别对偶模和奇模分量携带整数阶和分数阶涡旋相位的传输特性进行了模拟，结果表明，携带拓扑荷数对于相位的保持特性有削弱作用，相位分布在传输过程中波动更明显。加载分数阶涡旋相位时，光束相位在弱湍流中的传输稳定性高于加载整数阶涡旋相位。不论在弱湍流或者强湍流中传输，IGVV的偶模和奇模的相位结构都能保持300m的特征识别距离。此外，在传输相同距离时，弱湍流下四阶IGVV偏振结构的传输相比四阶IGV更为稳定。 3.基于液晶空间光调制器(SLM)，生成IGV光束，并通过在SLM上加载相位膜片来模拟大气湍流，初步进行了IGV光束传输特性的实验研究。实验证实，叠加三层相位膜片时，IGV偶模和奇模都有较强的抗湍流特性，并且作为IGV模式，在通过大气湍流以后，相比于标量IG模式，光强分布的特征结构保持更完整，弱湍流中四阶IGV模式和三阶IGV都具有较强的抗湍流特性。收起

关键词 : IG矢量光束大气湍流涡旋相位空间光调制器

3. 复杂结构矢量光场在散射介质中的传输研究

[学位论文] 李壮南京航空航天大学 2022年硕士导师: 王吉明共74页

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

关键词 : 复杂结构矢量光场散射介质传输特性

4. 宽波带矢量光场的调控与聚焦特性研究

[学位论文] 杨凤南京航空航天大学 2016年硕士导师: 王吉明共74页

摘要 : 空变偏振矢量光束具有独特、新颖的偏振特性，受到人们的广泛关注，在光学超分辨显微、光学微操控以及光学精细加工领等领域有望获得重要应用。本课题基于矢量光场的衍射积分理论，通过对光瞳滤波器的优化设计，在宽波带范围内对空变偏振矢量光束的调... 展开空变偏振矢量光束具有独特、新颖的偏振特性，受到人们的广泛关注，在光学超分辨显微、光学微操控以及光学精细加工领等领域有望获得重要应用。本课题基于矢量光场的衍射积分理论，通过对光瞳滤波器的优化设计，在宽波带范围内对空变偏振矢量光束的调控与聚焦进行了系统的研究。首先，基于复合波片消色差设计方法，以600nm为中心波长，提出了一种适用于宽波带矢量光场的全晶体型光瞳滤波器。该滤波器由三片具有同心分区环带的复合延迟波片构成，每分区波片具有各自的方位角及环带参数，且相邻环带光轴垂直。在轴对称偏振矢量光场入射下，通过调节光瞳滤波器的方位角，经聚焦后，在550nm至650nm波长范围内，均可获得轴向焦深的扩展、横向压缩的光针场以及衍射受限的三维光管场。研究结果表明，该光瞳滤波器在100nm波段内实现了宽波带矢量光场的调控，这种光瞳滤波器的设计对发展矢量光场的聚焦理论和拓展矢量光在宽波带光场应用方面有重要意义。其次，基于离散复振幅光瞳滤波器滤波理论，提出了一个适用于较宽波带（30nm）的六环带区离散复振幅滤波器。利用该滤波器，通过对入射光场的偏振态、振幅滤波和相位滤波三者进行同步优化，经大数值孔径透镜聚焦后，获得了焦深接近10λ的三维平顶光场；通过调控双λ/2波片夹角来改变聚焦光场的矢量化结构，使之在光针场、平顶光场、光管场及中间结构光场之间交替变化。研究结果揭示了入射光场矢量化结构演化与聚焦光场矢量化结构变换之间的关系，解决了调控超长焦深聚焦光场的问题。两种基本的聚焦光场光针场、光管场的独自使用或三维平顶光场的调和使用，将会在光学显微、光学微纳操控以及光学精细加工领域获得重要应用。收起

关键词 : 光学器件宽波带矢量光场聚焦特性衍射积分光瞳滤波器优化设计偏振特性

5. 高阶矢量光场的调控与聚焦研究

[学位论文] 刘佳晴南京航空航天大学 2019年硕士导师: 王吉明共71页

摘要 : 复杂空间结构的高阶矢量光场是当前光场调控领域的重要研究内容。本论文研究的复杂空间结构光场包括高阶Ince-Gaussian(IG)矢量光场和复合的高阶环带矢量光场，主要研究了高阶IG矢量光场的产生，以及复合的高阶环带矢量光场的聚焦。 IG光场作为一... 展开

关键词 : 高阶矢量光场 Ince-Gaussian模式空间光调制器偏振态分布

6. 电控空变偏振光瞳滤波器的设计

[学位论文] 陈玲玲南京航空航天大学 2010年硕士导师: 王吉明共71页

摘要 : 针对低数值孔径与大数值孔径的光学系统，设计其光瞳滤波器，进行衍射受限的光聚焦研究是目前光学工程研究中的重要内容。基于标量衍射理论的低数值孔径聚焦和基于矢量衍射理论的大数值孔径聚焦，经光瞳滤波后，可以获得聚焦区三维光强的重新分布，不... 展开

关键词 : 光学器件超分辨电光调制轴向焦移轴向扩展焦深光管光针空变偏振操控

7. 基于光学天线的矢量光场的聚焦与调控

[学位论文] 蒋孝鑫南京航空航天大学 2017年硕士导师: 王吉明共70页

摘要 : 光作为信息的载体，其基本性质中的频率、振幅、相位早己被深入研究并在各个领域得到广泛应用，近些年，光的偏振特性及对偏振态的调控成为研究热点。矢量光场因具有特殊的空间演化偏振态而受到关注，它的聚焦与调控特性在光学微加工、粒子捕捉、光学... 展开

关键词 : 矢量光场光学天线光瞳滤波器空间演化电磁偶极天线

8. 矢量光场的调控及其在表面加工中的应用

[学位论文] 张云芝南京航空航天大学 2019年硕士导师: 王吉明共69页

摘要 : 从1960年人类发明第一台激光器开始，人类便开始了调控激光以获得更好的激光加工效果。本文首先介绍了矢量光场的概念、理论基础及在聚焦方面的主要应用，对激光加工的理论基础和物理机制进行了分析，给出了矢量光场在激光加工中的特点和优势。其次，... 展开从1960年人类发明第一台激光器开始，人类便开始了调控激光以获得更好的激光加工效果。本文首先介绍了矢量光场的概念、理论基础及在聚焦方面的主要应用，对激光加工的理论基础和物理机制进行了分析，给出了矢量光场在激光加工中的特点和优势。其次，介绍了矢量光场的产生与调控方法，对广泛应用的主动和被动生成法分别进行了分析，包括利用空间光调制器、萨格纳克干涉仪和超表面等调控方法。本论文在以上研究基础之上，对矢量光场的调控及其在表面加工中的应用进行了研究，主要研究内容和结果如下： 1、在第三章中，根据矢量光场在激光加工中的应用需求，对较低数值孔径下(NA=0.6)超长三维平顶聚焦光场的产生与调控进行了研究。基于矢量场衍射聚焦理论和偶极子场的反演方法，获得了超过10λ的长焦深三维平顶光场及相应光瞳面上的光场分布，光瞳面光场的结构可以为三环带式复振幅光瞳滤波器的提供设计参数。超长的三维平顶聚焦场可以提高加工效率与质量，对于激光材料加工和处理有一定的指导意义。 2、在第四章中，搭建了矢量光场生成和调控系统，研究了调控的矢量激光在钛合金、硅片上进行烧蚀加工的具体过程。实验通过单因子变量法分别研究了脉冲能量、脉冲次数、光束的偏振态和拓扑荷对小孔质量的影响规律，通过对实验样品进行扫描电镜(SEM)的显微分析，得出了相应的结论。实验结果表明，激光脉冲次数和脉冲能量对孔深和孔径的影响较大；径向偏振光和角向偏振光的加工效果比线偏振光要好，其中径向偏振光加工的小孔底部要比角向偏振光更平滑；光束拓扑荷数越大，加工出的小孔底部越光滑，孔周的碎片越少。实验研究结果对矢量光场在表面加工中的应用有一定参考价值。收起

关键词 : 矢量光场表面加工加工效率

9. 基于超颖表面的光束聚焦和矢量光场产生

[学位论文] 胡晨曦南京航空航天大学 2018年硕士导师: 王吉明共64页

摘要 : 光作为信息的载体，其基本性质中的频率、振幅、相位早己被深入研究并在各个领域得到广泛应用。偏振是光的基本属性，用来表现其矢量状态，对光的特性起着重要的作用，而相位是光波的基本物理参量。伴随着微纳米技术的高速发展，以亚波长为尺度的光学... 展开

关键词 : 矢量光场光束聚焦超颖表面相位调控

10. 西瓜叶片黄化致死突变体的遗传分析与基因定位

[学位论文] 韩小旭中国农业科学院 2022年硕士导师: 王吉明共62页

摘要 : 叶片作为植物主要的光合器官，叶色发生突变直接影响着果实品质和产量。叶色突变体是研究光合作用、叶绿素合成以及叶绿体发育的理想材料，同时作为一种特异种质资源，对作物的种质创新和新品种的培育具有重要意义。本研究鉴定了一个携带黄化致死基因... 展开叶片作为植物主要的光合器官，叶色发生突变直接影响着果实品质和产量。叶色突变体是研究光合作用、叶绿素合成以及叶绿体发育的理想材料，同时作为一种特异种质资源，对作物的种质创新和新品种的培育具有重要意义。本研究鉴定了一个携带黄化致死基因的西瓜叶片黄绿突变体材料ZXG1478-YG，对其后代进行了遗传分析和生理生化特性分析，并利用BSA-Seq方法对黄化致死基因进行了定位。主要研究结果如下：（1）表型及遗传分析。由ZXG1478-YG构建的F2自交分离群体表型分离基本符合孟德尔遗传定律1∶2∶1（黄化致死∶黄绿叶∶正常绿叶=33∶50∶24，x2=1.97，p-value=0.37），表明黄化致死基因呈不完全显性遗传。分离后代分为隐性纯合黄化致死（etiolationdeath，ED）、杂合黄绿叶（yellow-green，YG）、显性纯合为正常绿叶（wildtype，WT）三种类型。ED突变体发芽后不能正常转绿，一周左右枯萎死亡，故用黄绿叶YG突变体作为黄化致死基因的遗传载体，进行材料的保存。（2）叶片生理生化分析。叶片生理生化分析表明西瓜叶色纯合突变体ED叶绿素含量仅为WT叶绿素含量的2.94%；叶绿素前体物质ProtoⅨ到Mg-ProtopⅨ合成过程中受到阻碍；光合特性分析结果表明黄绿杂合突变体YG的气孔导度（gs）与正常绿叶WT存在显著差异；叶绿素荧光动力学分析结果显示YG的Fo、Fm、Fv/Fm、qL、NPQ、qN、Y（Ⅱ）和Y（NO）均与WT存在显著差异，表明突变使得YG的光合能力显著降低。（3）黄化致死基因的定位。基于BSA-seq的测序数据结合BAM文件对目标位点进行筛选，开发分子标记并在亲本以及F1中验证，发现1个有效的SNP位点ed。基于此位点所开发的dCAPS标记在F2群体和资源群体中分别验证，分子标记检测与表型观察结果完全一致。进一步利用HZF2杂交群体，对黄化致死基因进行定位，将定位区域可靠地划分在InDel4-chli和InDel5-chli定义的527kb范围内，包括ed位点所在基因，验证了定位基因所在区间的准确性。该位点位于1号染色体基因Cla97C01G023430的编码区，该基因功能注释为编码镁螯合酶CHLI亚基，参与叶绿素的生物合成。预测该基因为候选基因并命名为ClCHLI。（4）候选基因的鉴定及分析。对候选基因进行表达量qRT-PCR分析，发现ClCHLI基因在ED中的表达量几乎为WT的一半，突变体中基因表达下调。经过序列比对，在候选基因ClCHLI的第三外显子上鉴定到一个单碱基突变（T1875C），导致其高度保守区域出现一个氨基酸错义突变（H395R）。根据基因序列同源性分析发现ClCHLI基因与黄瓜、甜瓜的CHLI基因高度同源。综上，最终将ClCHLI基因确定为控制西瓜黄化致死性状的候选基因。收起

关键词 : 西瓜叶色突变体叶片黄化 BSA-Seq技术基因定位