光流控波导中的可调模间干涉与塔尔博特现象
作者单位：武汉大学
学位级别：硕士
导师姓名：杨奕
授予年度：2018年
摘 要：光流控是一种新型光学操纵技术,可以操纵微纳尺度下的粒子或液体,以实现所需的光学成像或粒子捕获。光流控将微流控技术引入传统光学之中,通过控制液体之间的扩散,从而控制激光的行进方向,进而实现光学器件的功能。与传统固体光学器件相比,光流控器件引入液体可以增加实验的灵活度,实现对光学性质的实时调控,方便而且高效。光流控技术可以通过控制液体扩散从而控制折射率分布,实现所需的光学偏折和所需的光学成像;光流控技术还可以通过控制液体透镜的焦距从而控制光束聚焦,进而依靠光力形成“光镊并对微纳粒子进行捕获,可以应用于粒子分离与粒子检测。塔尔博特现象是光束在通过周期性透光物体(光栅)时在该物体后产生的一种周期性现象,即一种特殊的自聚焦现象。这种现象可以在光通过渐进折射率分布波导时产生。在传统固体器件里引入渐进折射率分布比较困难,即使使用压力控制折射率分布,也较难实现光滑的渐进折射率分布。而光流控器件在微小的空间里引入了不同折射率的液体,利用液体扩散即可实现光滑的渐进折射率分布;还可以通过控制流体的流速和流体的种类,方便、快捷、实时地控制折射率分布,实现不同的光学图样,在耦合器、分束器等光学器件中有广阔的应用前景。本文介绍了一种在光流控液体扩散波导内实现模间干涉和塔尔博特现象的方案,并利用模拟得出了光流控波导内的液体扩散分布和激光传播路径。之后我们分析得出了模间干涉、塔尔博特现象与液体扩散波导初始条件之间的关系,发现光流控波导的几何形状、入口流速、入口流速比、入口宽度比、液体种类等都会对模间干涉现象以及塔尔博特现象的光路及焦点造成影响,因此可以通过改变液体扩散波导的初始条件得到不同的模间干涉与塔尔博特现象。文中对比分析了初始参数对模间干涉和塔尔博特现象的影响,该方法可以在实际中用于设计新型光流控波导。
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