1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 1目的：

   偏振光的定义是其传输方向对于振动方向具有一定的不确定性的电磁波。涡旋光束就是一种特殊的偏振光，它的相位是螺旋型的，所以具有不确定性，其中拉盖尔-高斯光束就是一种最为典型的涡旋光束。涡旋光束的传输过程中，其横截面的光斑大小以及相位的变化都存在着很强的规律性。因为涡旋光束具有独特的螺旋型相位结构，所以在微操控以及通信传输等领域都有特殊的优势。

   本次设计的主要目的是利用标量菲涅尔衍射积分推导出涡旋光束在特定拓扑荷数情况下经过单缝衍射后的电场解析式，通过matlab软件对其进行仿真模拟，分析涡旋光束在横截面上的光强分布以及相位奇点在自由空间中的传输特性。

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   2. 研究的基本内容与方案

   
   

   2.1基本内容：

   激光光束经过螺旋相位板就可以生成拉盖尔-高斯涡旋光束。首先通过积分计算出横截面上光场分布的表达式，观察面上的相位分布信息是由涡旋光束电场表达式中的涡旋项决定的，相位中心也就是涡旋光束的暗核中心位置。而涡旋光束的光强中心和几何中心以及光束半径的大小则是由其他项所决定的。讨论涡旋光束奇点的稳定性时，如果所讨论的涡旋光束的拓扑荷数不是整数，就需要重新推导光场分布表达式。

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   3. 研究计划与安排

   
   

   第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的理论知识、产生涡旋光束的几种方法以及轨道角动量的应用。确定方案，完成开题报告。

   第4-8周：分析基本原理，对涡旋光束横截面上的光电场表达式进行推导。

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   4. 参考文献（12篇以上）

   
   

   [1] 陈志婷. 涡旋光束的特性研究[d].燕山大学,2013.

   [2] 周哲海. 轴对称偏振光束的生成、特性及应用[d]. 北京: 清华大学,2010.

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