[00117084]广义加速光束的理论和实验研究

诸如Airy光束在内的某些光束在传播过程中横模会发生横向平移,这类光束称之为加速光束。直观上,加速光束在沿着一条曲线（一般为抛物线）传播。数学上,这种平移等价于一个坐标平移的几何变换,而加速光束是平移变换下（振幅）不变的近轴波动方程的一个解。本项目从理论和实验上研究具有一般加速轨迹的光束的产生、测量和优化以及其在光学微操控中的应用。 在项目执行期间,取得以下成果：（1） 提出了一种基于旋转和平移变换实现复杂三维焦场的算法。利用该算法,我们可以实现具有复杂三维加速轨迹和横向模式的加速光场乃至具有拓扑结构的弯曲管状焦场。（2） 提出基于轴平面快速傅立叶变换（FFT）的二维加速光场快速实现算法。实际应用中的大部分加速光场是局限在轴平面内的二维光场。传统的二维FFT只能在入瞳和横向平面之间计算和反演。我们提出的轴平面FFT算法,可以快速生成具有平面加速轨迹的目标光场。（3）搭建了一套能实时观测轴平面光学捕获的实验系统。利用该系统,我们实时地观测到了利用（1）和（2）产生的具有各种加速轨迹的光束对粒子的输运过程。 通过对具有一般加速轨迹的光束产生和其与微粒相互作用的研究,我们期望提高对特殊光场的认识,为探索微观领域提供一种新的光学操控方法。