我在此提交一篇由 Stephen Andrew Arnold 撰写的论文,题为“对风洞进气道集成测试期间使用失调转子测量压力畸变的调查”。我已经检查了这篇论文的最终电子版的形式和内容,并建议接受它作为获得机械工程理学硕士学位的部分要求。
这是作者的同行评审并被接受的稿件。但是,一旦经过编辑和排版,记录的在线版本将与此版本不同。请以 DOI 引用本文:
近年来,随着激光应用的不断发展,科学家们对新型激光光束理论与实验的研究产生了浓厚的兴趣。其中,中心强度为零的暗空心光束由于其在原子光学、量子光学、二元光学、微观粒子操控、激光显微成像等领域的广泛应用而受到越来越多的关注。这类光束一般具有特殊的螺旋相位波前结构。本研究利用SLM产生任意阶数、任意拓扑荷的涡旋光,并讨论了SLM在应用中面临的诸多问题。由于SLM的相位调制在理想条件下是不畸变的,但在其制造过程中,其光调制部分不可避免地会产生微小的畸变和缺陷。事实上,这些畸变会给实验结果带来很大的误差。为了消除这种误差,本文提出了一种校正SLM误差的方法。首先对其畸变相位进行精确测量,然后对其进行校正。并以涡旋光束的发生为例,验证了校正效果。关键词:涡旋光束 计算全息图 空间光调制器 1.引言 利用传统的光学系统获取涡旋光束存在着装置复杂、调节困难等一系列问题[1] 。然而,利用空间光调制器(SLM)中的计算全息图很容易实现光束的转换。SLM 是对光束施加某种形式空间变化调制的物体。SLM 可以根据输入的信息调制光束的相位、偏振面、振幅、强度和传输方向等物理参数。只有改变输入信息,计算机才能控制 SLM 的参数。用 SLM 代替传统光学系统,可以轻松解决上述问题。用 SLM 代替传统光学系统,可以轻松解决上述问题。2007 年,Yoshiyuki Ohtake [2] 等人 [3] 在空间光调制器(SLM)中提出了一种基于空间全息图的涡旋光束转换方法。利用SLM产生径向折射率p和角折射率l分别为5阶和1阶的LG(拉盖尔高斯)光束,并实现可编程相位调制。利用计算机模拟LG光束在传输过程中的光强分布。本文利用反射式SLM产生3种涡旋光束、贝塞尔光束、LG光束和HyG(超几何)光束,利用干涉法验证它们的涡旋量和拓扑荷。通过数值计算对HyG光束进行理论模拟,并将模拟值与实验值进行比较,分析了误差。由于制造工艺的原因,SLM表面会存在细微缺陷,因此使用SLM会造成调制相位畸变。本文提出了一种测量和校正SLM畸变相位的方法。2.理论描述2.1贝塞尔光束沿z方向传输的BG光束的场分布可表示为[3]: