涡旋光束的干涉特性开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

涡旋光束作为一种特殊的空间结构光场，具有螺旋相位结构和轨道角动量等特性，近年来在光学微操纵、光通信、超分辨成像等领域展现出巨大的应用潜力。

对其干涉特性的深入研究，有助于我们更好地理解涡旋光束的物理性质，并为其在各个领域的应用提供理论指导和技术支持。

具体而言，本选题的研究意义主要体现在以下几个方面：首先，涡旋光束的干涉现象蕴含着其相位、偏振等丰富的信息，通过对干涉图样的分析，可以精确地测量涡旋光束的拓扑荷数、轨道角动量等关键参数，为涡旋光束的应用提供基础。

2. 本选题国内外研究状况综述

涡旋光束的干涉特性是当前光学领域的一个研究热点，近年来，国内外学者在该领域取得了一系列重要进展。

国内方面，中国科学院、清华大学、北京大学等高校和科研院所在涡旋光束的产生、传输、调控以及应用等方面展开了深入研究，并取得了一批具有国际影响力的研究成果。

例如，中国科学院上海光学精密机械研究所的研究团队利用螺旋相位板实现了高阶涡旋光束的产生，并将其应用于光学微操纵领域，取得了突破性进展。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题将从理论和实验两方面对涡旋光束的干涉特性展开研究。

首先，我们将从理论上分析涡旋光束的相位特性和偏振特性，推导出其干涉的普遍公式，并探讨影响涡旋光束干涉特性的关键因素。

其次，我们将研究不同类型涡旋光束之间的干涉，例如同轴干涉、离轴干涉以及不同拓扑荷涡旋光束之间的干涉，分析其干涉图样的特征和演化规律。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.理论分析阶段：首先，利用麦克斯韦方程组和角谱理论，推导出涡旋光束在自由空间中的传播公式，并分析其相位特性、偏振特性以及轨道角动量等物理特性。

其次，基于光波的叠加原理，推导出涡旋光束与其他类型光束（例如平面波、球面波等）干涉的通用公式，并分析影响干涉图样的关键因素。

最后，针对不同类型的涡旋光束干涉（例如同轴干涉、离轴干涉、不同拓扑荷涡旋光束之间的干涉等），分别进行理论分析和数值模拟，研究其干涉图样的特征和演化规律。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.深入研究不同偏振态涡旋光束之间的干涉特性。

传统研究主要集中于线偏振或圆偏振涡旋光束，本研究将拓展至椭圆偏振、径向偏振和方位偏振等复杂偏振态，揭示偏振态对涡旋光束干涉图样的影响规律。

2.探讨非理想条件下涡旋光束的干涉特性。

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,李怀宝,刘辉,等.基于slm的涡旋光束及阵列的实验研究[j].激光杂志,2018,39(11):15-18.

[2]刘敬,王春雨,刘辉,等.分数阶涡旋光束干涉特性研究[j].激光技术,2018,42(04):497-501.

[3]马晓静,陈君,王红,等.基于slm产生涡旋光束及干涉特性研究[j].物理实验,2019,39(08):17-21 26.