涡旋光束的轨道角动量双缝干涉实验研究

利用计算机全息振幅二元光栅对基模高斯光束进行衍射,实验产生不同阶次拉盖尔-高斯（Laguerre-Gaussian,LG）涡旋光束,用得到的不同阶的LG光束进行双缝干涉实验,根据采集到的干涉条纹扭曲方向及条纹扭曲程度实现涡旋光束轨道角动量的测量,通过调整实验光学系统,分析了LG光束轨道角动量的测量精度.结果表明,基模高斯光束束宽与全息光栅尺寸的合理选择会影响到生成的涡旋光束质量.在确定基模高斯光束束宽的情况下,双缝间距与光束束宽的比例为1：1.5时,双缝对生成的LG光束干涉条纹扭曲效果明显,LG光束轨道角动量测量误差最小.     

利用杨氏双缝干涉实验检测涡旋光束的拓扑荷数

研究涡旋光束经过杨氏双缝干涉后的干涉条纹,发现不同于平面波的竖直干涉条纹,涡旋光束的干涉条纹出现扭曲.从条纹的上部往下看,涡旋光束的干涉条纹出现横向的移动,而移动的方向和大小分别取决于涡旋光束拓扑荷数的符号和数值大小.对干涉条纹进行观察发现,实验观察结果和理论结果基本上保持一致,可以通过观察涡旋光束的干涉条纹来判断涡旋光束的轨道角动量.     

涡旋光束的轨道角动量的测量

理论分析拓扑电荷数大小相等、符号相反的两束拉盖尔高斯型涡旋光束的干涉,并从实验上研究拉盖尔高斯型涡旋光束的拓扑电荷数的改变及干涉特性.结果表明,采用加道威棱镜的马赫曾德尔干涉方法,可以容易地分辨涡旋光束的拓扑电荷数,并降低检测的误差.研究还发现,干涉后的光斑图样有缓慢的旋转现象.     

阵列涡旋光束的轨道角动量特性

从近轴条件下光束轨道角动量理论出发,分析光束的轨道角动量,计算矩形对称的严格周期性阵列光学涡旋的轨道角动量,得每单元格的轨道角动量是确定的,并不与测量轴有关;但是单元格的轨道角动量取决于单元格的选择.分析由三束平面波干涉而得的涡旋阵列光子的轨道角动量,并验证了结论.     

光阑对暗中空涡旋光束轨道角动量的影响

基于推广的复高斯函数展开法,分析了具有轨道角动量的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束通过含光阑光学系统传输的解析公式,理论推导了空心LG光束在柱坐标系下光子轨道角动量密度函数及其态矢.对1阶LG涡旋光束通过光阑后的光场分布情况进行了数值分析,在两种典型含光阑系统物理模型下分析了遮拦比对不同波长LG光束传输特性的影响,研究了LG光束通过光学系统后的相位分布及轨道角动量密度变化.结果表明,光阑系统遮拦比对LG涡旋光束通过光阑后的传输特性的影响因光束波长不同而异,遮拦比对光束轨道角动量密度影响较大,对光束束径及光轨道角动量影响不明显.研究结果可为在空间光通信中利用涡旋光束光子轨道角动量编码信息提供理论依据.     

微粒在涡旋光场高阶贝赛尔光束中的受力分析

根据涡旋光场高阶贝赛尔光束表达式,推导出了微粒在此光束中所受轴向力的表达式并进行了计算.分别研究了在贝塞尔光束中,高折射率微粒与低折射率微粒所受轴向力与粒子半径、折射率、光束波长、束腰半径之间的关系.数值结果表明该光束不仅可以捕获高折射率微粒,也可以捕获低折射率微粒.     

高斯涡旋光束的动量及轨道角动量与拓扑电荷数的关系及其在自由空间中的传输

将近轴光束理论应用于光束的动量及轨道角动量研究,推导了涡旋光束动量以及轨道角动量的解析表达式,在此基础上,对高斯涡旋光束的动量及轨道角动量的分布及其在自由空间中的传输进行了研究.理论分析及数值计算表明,动量的径向分量和角向分量在数值上比较接近,远小于动量的纵向分量,随着传输距离的增大,动量的三个分量在观测平面上的分布会逐渐沿径向拓展,其在观测平面上的极大值位置各不相同,都与源平面上光束的拓扑电荷数和束腰半径有关,观测平面上的整体积分表明,动量的三个分量在传输中都保持守恒;另外,观测平面上高斯涡旋光束轨道角动量的分布在传输中也会沿径向拓展,其在观测平面上的极大值位置与动量的纵向分量相同.观测平面上的整体积分证实了高斯涡旋光束在传输中轨道角动量保持守恒.     

离轴高斯涡旋光束的轨道角动量研究

由近轴光束理论,推导了离轴高斯涡旋光束在质心坐标中轨道角动量的解析表达式,在此基础上对离轴涡旋光束轨道角动量的分布及其传输进行了研究,数值研究表明,观测平面上离轴涡旋光束的轨道角动量的分布不再具备圆对称的特点,轨道角动量为0的等高线为封闭曲线,其内部区域轨道角动量数值为负,外部为正.随着传输距离的增加,远场区观测平面上轨道角动量的分布逐渐演变为近似左右对称的情形,拓扑荷数越大,演变的速度越快.另一方面,离轴距离也会影响到轨道角动量的分布,在确定的观测平面上,离轴距离越大,观测平面上轨道角动量极小值(负区域)的模值会越接近轨道角动量的极大值(正区域).该结论在研究离轴涡旋光束与微粒作用时能提供指导意见.     

自聚焦圆贝塞尔高斯涡旋光束在自由空间中的传播特性

根据近轴光场方程及分步傅里叶算法,数值模拟了圆贝塞尔高斯涡旋光束在自由空间的传播.与传统自聚焦光束相比,其聚焦距离更长,焦平面强度更高.通过缩放光斑的初始尺寸,光束的聚焦特性也会随之改变.由于焦点处存在中空区域并携带轨道角动量,其在粒子捕获有着应用前景.此外,还研究了涡旋形式对该光束的影响.     

基于马赫曾德干涉仪的两涡旋光束离轴干涉研究

能够准确识别和探测涡旋光束所承载的轨道角动量量子数,是开展以光场轨道角动量进行信息编码的高维量子通信的研究基础。目前的探测方式以干涉为主,其中涉及两束涡旋光之间的干涉法为“镜像干涉法”。该方法能有效识别轨道角动量的大小,但无法判断其和旋向相关的正负。文章基于全面、准确探测光子轨道角动量量子数的目的,将涡旋半波片获得的涡旋光束置于马赫曾德干涉仪的两臂,通过改变两臂的偏振态和涡旋半波片,获得轨道角动量量子数分别为l₁和l₂的两个涡旋光束,实验结合理论分析了二者之间的离轴干涉。干涉图样是中心有|l₁-l₂|个错位条纹的叉形光栅,光栅的开口方向反映了l₁-l₂的正负。因此,当参考光束的轨道角动量量子数明确已知时,由干涉图样可以准确识别待测光束的轨道角动量大小以及正负。该方法解决了对涡旋光束旋向的准确识别,有助于研究光子轨道角动量与物质的相互作用过程,为深入分析产生的新光场的轨道角动量模式提供了参考。     

微粒在飞秒激光光场中的受力特性分析

在分析微粒处于连续高斯光束光场和飞秒脉冲激光光场中轴向光阱力特性的基础上,用数值方法计算了两种情况下微粒所受的轴向力,比较了微粒在两种光场中所受轴向力和热效应的异同,导出了飞秒激光光镊实现对微粒捕获的条件．     

分析平行板电容器内电介质受力的一种严格方法

本文介绍一种计算部分插入平行板电容器内电介质受力的严格而又方便的方法。     

颗粒形状对金属—绝缘体复合介质光学性质的影响

研究了退极化因子对金属－绝缘体复合介质中的线性光学吸收和非线性极化度的影响．利用退耦近似和谱表式相结合的方法研究退极化因子对有效非线性响应的影响,结果显示线性吸收系数和有效非线性极化率与颗粒的形状（对应退极化因子）有很大依赖关系。     

STUDIES ON THERMODYNAMICAL PROPERTIES OF RANDOM-BOND ISING MODEL IN A TRANSVERSE FIELD WITH CEA AND DPIR

A effective approximate scheme which is combined by cluster with the discretrzed path-integral representation (DPIR) is used in the study on the random-hand Ising model in a transverse field (RTIM). The critical thennodynamcal properties, such as the critical temperature, the critical, transverse field, the average magnetization, the susceptibility and the special heat etc. , are calculated. And some results have been improved.     

有限深球形势阱束缚态能级近似计算

介绍一种计算有限深球形势阱束缚态能级的近似计算方法，并对具体问题进行了这么些人出了有限深球形势阱的能级和波函数与无限深球形势阱的能级和波函数之间的关系。     

用矢量法研究粒子在有心力场中的运动

本文根据粒子在有心力场中运动遵从牛顿运动定律，直接应用矢量方法，简单地推导出粒子运动轨道方程和库仑散射公式，这种方法简单，物理意义明确。     

激光粒子成像技术测定旋风分离器内颗粒浓度场的实验研究

将颗粒粒径的粒子成像测量方法应用于旋风分离器的颗粒浓度场的测量研究。成功地对一种蜗壳型旋风分离器的内颗粒浓度进行了无干扰瞬态多点测定,实验结果较为真实地反映了旋风分离器内颗粒浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为今后进一步改进旋风分离器结构、提高其效率及创建新的分区模型提供了依据。初步形成了用PIV技术测定旋流场内颗粒相浓度的新方法,弥补了以往用等速抽气采样法测量的缺陷。合理的实验结果表明该方法是可行的。     

激光粒子成像技术测定旋风分离器内颗粒浓度场的实验研究

将颗粒粒径的粒子成像测量方法应用于旋风分离器的颗粒浓度场的测量研究 ,成功地对一种蜗壳型旋风分离器内颗粒浓度场进行了无干扰瞬态多点测定 ,实验结果较为真实地反映了旋风分离器内颗粒浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为今后进一步改进旋风分离器结构、提高其效率及创建新的分区模型提供了依据。初步形成了用PIV技术测定旋流场内颗粒相浓度的新方法 ,弥补了以往用等速抽气采样法测量的缺陷。合理的实验结果表明该方法是可行的