角向偏振拉盖尔-高斯光束的紧聚焦特性开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

近年来，具有特殊偏振态和空间结构的光场调控成为了光学领域的研究热点。

其中，角向偏振光束和拉盖尔-高斯(laguerre-gaussian,lg)光束因其独特的性质在光镊、超分辨成像、光存储和光通信等领域展现出巨大的应用潜力。

角向偏振光束指的是偏振方向沿着径向对称分布的光束，其中心光强为零，呈现环形的光强分布，在高分辨率成像和粒子操控等方面具有独特优势。

2. 本选题国内外研究状况综述

光束的偏振和空间结构对光与物质的相互作用有着至关重要的影响。

近年来，学者们致力于产生和调控具有特殊偏振和相位分布的结构光场，并在光通信、光信息处理、超分辨成像以及粒子操控等领域取得了许多重要进展。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本课题主要研究角向偏振拉盖尔-高斯光束的紧聚焦特性，分析其在高数值孔径透镜聚焦下的光场分布规律，并研究光束参数对聚焦光场的影响。

具体研究内容如下：1.研究角向偏振拉盖尔-高斯光束的理论模型，包括其表达式、偏振态分布和相位结构等。

2.利用矢量瑞利-索末菲衍射积分公式，推导出角向偏振拉盖尔-高斯光束经过高数值孔径透镜聚焦后的光场表达式。

4. 研究的方法与步骤

本课题将采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法，具体步骤如下：1.文献调研：查阅国内外相关文献，了解角向偏振光束、拉盖尔-高斯光束以及光束紧聚焦等方面的研究现状和最新进展，为本课题的研究奠定理论基础。

2.理论推导：基于麦克斯韦方程组和矢量衍射理论，推导出角向偏振拉盖尔-高斯光束经过高数值孔径透镜聚焦后的光场表达式，建立相应的理论模型。

3.程序编写：利用matlab、python等编程软件，编写数值模拟程序，对角向偏振拉盖尔-高斯光束的紧聚焦过程进行仿真模拟。

5. 研究的创新点

本课题的创新点在于：1.系统研究角向偏振拉盖尔-高斯光束的紧聚焦特性，分析其在高数值孔径透镜聚焦下的光场分布规律，揭示其与传统高斯光束的区别和联系。

2.探究不同光束参数对角向偏振拉盖尔-高斯光束紧聚焦特性的影响，为其在光镊、超分辨成像等领域的应用提供理论指导。

3.将角向偏振和拉盖尔-高斯光束相结合，为光场的调控提供更丰富的自由度，拓展其在光学微操纵、生物医学光子学等领域的应用。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 姚宝权, 蔡阳健, 程强, 等. 基于richards-wolf矢量衍射理论的圆偏振部分相干艾里-高斯光束聚焦特性研究[j]. 光学学报, 2018, 38(1): 0126001.

[2] 周俊, 谭立英, 冯华君, 等. 基于richards-wolf矢量衍射理论的径向偏振反常涡旋光束聚焦特性研究[j]. 光子学报, 2018, 47(10): 1026001.

[3] 刘彬, 聂龙, 吕百达. 拉盖尔-高斯光束整形产生空心光束的研究进展[j]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(18): 1800001.