基于动力学相位和Pancharatnam-Berry相位集成实现结构光场的产生和调控研究

基本信息
批准号:61805077
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:柯友刚
学科分类:
依托单位:湖南理工学院
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘亚超,刘媛媛,全卓华,李智景
关键词:
相位偏振结构光场超表面
结项摘要

Structured light field has been widely used in imaging, communication, medicine and other fields because of its unique phase, polarization and intensity distribution. At present, there are two main methods to generate structured light field: one is based on dynamic phase method, whereas it often needs to form interference loop with multiple dynamic devices, high requirements on experimental conditions, and easy to be affected by the outside world and large device volume. The other is based on Pancharatnam-Berry (PB) phase method. PB phase devices can change the polarization structure in micro-nano scale, which is suitable for optical integration. However, the structure of the devices is fixed, which limits the ability to generate and adjust the structured light field..In this project, we propose to carry out research on generation and regulation of structured light field based on optical integration of PB phase and dynamical phase. Firstly, a new theory of combining dynamic phase and PB phase to generate and control structured light field is proposed. On this basis, the transmission model of structured light field is established, and a new technique of adjusting and controlling structured light field is formed. Finally, the metasurface and dynamic phase devices are merged into a single device, and the typical structured light field is generated and controlled experimentally. The results not only can be used to flexibly generate and control the structured light field, but also can realize the plug-and-play micro-nano optical devices with composite functions, so it has important scientific significance and application value.

结构光场由于具有独特的相位、偏振和强度分布,已被广泛应用于成像、通信、医学等领域。目前产生结构光场的主要方法中,主要有两类:一类是基于动力学相位的方法,常常需要将多个动力学相位器件构成干涉环路,对实验条件要求高,且装置体积大。另一类是基于Pancharatnam-Berry(PB)相位的方法,PB相位器件能在微纳尺度改变偏振结构,适合于光学集成,但器件的结构固定,限制了调控结构光场的能力范围。.本项目提出开展基于动力学相和PB相集成,实现结构光场的产生和调控研究。首先,提出联合动力学相位和PB相位,产生和调控结构光场的新理论。在此基础上,建立结构光场传输模型,形成调控结构光场的新技术。最后,将超表面与动力学相位器件融合成单一器件,实验产生和调控典型的结构光场。研究结果不仅可用于灵活产生和调控结构光场,还能实现具有复合功能的、即插即用的微纳光学器件,因此具有重要的科学意义和应用价值。

项目摘要

首先,我们研究了基于动力学相位和Pancharatnam-Berry相位集成实现结构光场的产生和调控理论,并应用该理论指导设计了动力学相位和几何相位集成器件,用于特殊结构光场的产生和调控,如完美矢量涡旋光束。接着,根据Richards–Wolf矢量衍射理,推导了任意矢量涡旋光束的紧聚焦公式,并将该公式用于计算完美角向一阶涡旋光束和圆偏振环形光束的焦场,研究了其紧聚焦特性。紧聚焦的完美角向一阶涡旋光束,其焦场呈光针分布,焦场的横向半高全宽更小,焦场中心为准圆偏振分布,将焦场的这些特性,用于提升CARS体显微成像性能(横向分辨率、成像速度、抑制非谐振背景噪声)。进而,搭建了CARS体显微成像系统,实现了体成像。研究结果不仅为结构光场的产生提供了一条有效方法,而且方便拓展到基于结构光的显微成像技术中。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
4

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

柯友刚的其他基金

相似国自然基金

1

基于非均匀Pancharatnam-Berry相位调控光子自旋霍尔效应

批准号:11347120
批准年份:2013
负责人:凌晓辉
学科分类:A25
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
2

基于探针外差干涉的纳米光场相位测量研究

批准号:61177089
批准年份:2011
负责人:王佳
学科分类:F0503
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
3

基于MEMS功率传感技术的单片微波相位集成检测系统的设计理论和实现方法的研究

批准号:60976094
批准年份:2009
负责人:廖小平
学科分类:F0407
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
4

基于相位恢复和稀疏表示的光信息安全技术研究

批准号:61575178
批准年份:2015
负责人:汪小刚
学科分类:F0501
资助金额:58.00
项目类别:面上项目