第8章_矢量光场-1

矢量光场：概念、生成、传播和应用11矢量光场[e-mail]顾兵东南大学先进光子学中心矢量光场：概念、生成、传播和应用22主要内容一、光场的偏振态调控二、矢量光场的生成方法三、矢量光场的传播及焦场特性四、矢量光场的应用矢量光场：概念、生成、传播和应用33一、光场的偏振态调控矢量光场：概念、生成、传播和应用4标量光场线偏振光圆偏振光椭圆偏振光矢量光场？矢量光场：概念、生成、传播和应用55在同一时刻同一波面上偏振态分布非均匀的光场矢量光场(Vectorfield)径向偏振旋向偏振非均匀偏振光场空变偏振光场复杂偏振Q.Zhan,Adv.Opt.Photon.1,1(2009).矢量光场：概念、生成、传播和应用66研究矢量光场？空域光场频域时域频率波长脉冲宽度/线型位相振幅偏振态常规调控的手段主要涉及标量光场的振幅和位相等调控光传播行为有效途径之一：采用以光子晶体为代表的人工微结构材料所关注的光场绝大多数为缺少空间结构的标量光场矢量光场：概念、生成、传播和应用7矢量光场的应用光学微操控PRL105,253602(2010).表面等离激元PRL102,183902(2009).焦场工程OE7,77(2000)NanoLett.12,3207(2012).SHG显示光学微加工PRL106,123901(2011)量子光学与量子信息PRL105,030407(2010).诱捕粒子OE19,17350(2011).近场探测APL85,6239(2004)矢量光场：概念、生成、传播和应用88光场偏振态表述偏振椭圆长轴方位角线偏振0右旋圆偏振1左旋圆偏振12222200002cossinyyxxxyxyEtEtEtEtEEEE00coscosxxxyyyEtEtkzEtEtkz椭圆度00/yxEE矢量光场：概念、生成、传播和应用9光场偏振态表述Stokes参量**0**1**2**3xxyyxxyyxyyxxyyxSEEEESEEEESEEEESjEEEE实验可测量！偏振度2221/21230()/PSSSS完全偏振光1P部分偏振光01P非偏振光0P例如：水平线偏振光1100S45o线偏振光1010S左旋圆偏振光1001S右旋圆偏振光1001S矢量光场：概念、生成、传播和应用1010光场偏振态表述Poincaré球光场偏振态的几何表述102030cos2cos2cos2sin2sin2SSSSSS**0**1**2**3xxyyxxyyxyyxxyyxSEEEESEEEESEEEESjEEEE矢量光场：概念、生成、传播和应用11光场偏振态表述Jones矢量电场00xxjyyEEEEEe例如：水平线偏振光10J45o线偏振光1112J左旋圆偏振光112Ji右旋圆偏振光112Ji评价：Jones矢量表达简洁，但不能描述自然光和部分偏振光。Stokes参量用解析式描述光的偏振态，但缺乏直观性；Poincaré球从几何角度描述光的偏振态，具有直观性，弥补了以上两者之不足。矢量光场：概念、生成、传播和应用12径向和旋向偏振光旋转偏振器偏振态分布圆柱波导模式径向偏振旋向偏振D.Pohl,Appl.Phys.Lett.20,266(1972)矢量光场：概念、生成、传播和应用1313X.L.Wang,et.al.,Opt.Lett.32,3549(2007)单模矢量光场(旋向拓扑数m=1,不同的初相位j0)矢量光场：概念、生成、传播和应用1414双模旋向变化矢量光场内模m=1和j0=0矢量光场：概念、生成、传播和应用1515高阶柱对称旋向变化矢量光场矢量光场：概念、生成、传播和应用1616非整数阶矢量光场同一波阵面上四种不同矢量光场非整数阶矢量光场矢量光场：概念、生成、传播和应用1717径向变化矢量光场0m002n/矢量光场：概念、生成、传播和应用1818径向变化矢量光场2202n/B.Gu,etal.,J.Opt.Soc.Am.A(2014).矢量光场：概念、生成、传播和应用19旋向或/和径向同时变化矢量光场S.Liu,et.al.,Opt.Express20,21715(2012)全息图及傅里叶谱B.Gu,et.al.,J.Opt.(2014)矢量光场：概念、生成、传播和应用2020复杂图案的矢量光场w:/2矢量光场：概念、生成、传播和应用2121复杂图案的矢量光场三元汉字“明”二元太极图案矢量光场：概念、生成、传播和应用22杂化偏振矢量光场局域线偏振杂化偏振（线、椭圆和圆偏振）X.L.Wang,etal.,Opt.Express18,10786(2010)Phy.Rev.Lett.105,253602(2010)矢量光场：概念、生成、传播和应用2323第一节光场的偏振态调控矢量光场的概念研究矢量光场的意义光场偏振态表述偏振椭圆Stokes参量Poincaré球Jones矢量各种矢量光场（径向和旋向偏振光、高阶柱对称、双模旋向变化、非整数阶、杂化偏振、径向和/或旋向变化、复杂图案的矢量光场）