摘要
由于具有独特的横向自加速、无衍射及自修复特性，艾里光在光学成像、粒子操纵、等离子通道生成和非线性光子晶体等领域引起了科研工作者的广泛关注。由于艾里函数的傅里叶频谱可以表示为高斯函数叠加一个立方相位函数的形式，目前在艾里光相关的工作中一般使用对经过立方相位调制的高斯光进行傅里叶变换的方法生成艾里光。然而在微光学和集成光学领域，传统的用于对入射光波前进行调制的光学器件（如空间光调制器、数字微镜器件等）通常受制于其厘米级以上的尺寸，同时用于执行傅里叶变换的实体透镜的引入也进一步提高了整个光学系统的集成难度。因而，研究一套微型的、低成本的艾里光的生成装置是很有必要的。 本论文介绍了一种微型(60μm×60μm×1.1μm)艾里相位板的设计与制造方法。除此之外，一个傅里叶透镜的相位因子被集成到了相位板中，这使得我们设计的相位板能够在透镜相应的傅里叶面上直接生成艾里光，无需实体透镜的引入。基于飞秒激光双光子直写技术，我们实现了高质量的艾里相位板的加工。本文的主要内容为: 1.基于菲涅尔衍射理论分析了立方相位与透镜相位因子的组合所生成的艾里光的光场分布。根据相位板的高度信息与叠加在入射光上的光程之间的关系生成了相位板的实体结构。 2.使用飞秒激光振镜加工系统实现了相位板的加工。通过扫描电镜、原子力显微镜等验证了相位板的高加工质量，这为我们使用相位板生成高质量的艾里光提供了保障。随后利用飞秒激光直写系统的高灵活性优势，我们成功地将艾里相位板集成到了光纤的端面上，这一结果反映出了我们所设计的艾里相位板的高集成度优势。 3.最后我们重点研究了加工在玻璃基底上的艾里相位板的衍射光场。通过入射一束波长为532纳米的绿色连续激光，我们可以在相位板后方获得艾里光，艾里光场的强度分布由一个CCD相机记录。通过记录艾里光在不同传播平面上光场的强度分布，我们合成出了艾里光的自加速轨迹，与数值仿真结果的对比证明了生成的艾里光具有较高的质量。另外，我们还从实验上验证了艾里光的准无衍射特性和自修复特性。进一步地，我们通过实验测试和仿真计算证明了调节相位型透镜的焦距可以相应地改变艾里光的生成位置以及艾里光的传播轨迹，这反映出了我们所设计的艾里相位板的高灵活性优势和高自由度优势。
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