高度聚焦的余弦高斯光束对瑞利粒子的辐射力分析

通过数值计算,得出了聚焦后的余弦高斯光束在瑞利粒子上产生的辐射力在整个空间的分布情况.研究发现,利用余弦高斯光束操控粒子是可行的,且利用余弦高斯光束能同时对高折射率粒子和低折射率粒子进行俘获. 关键词： 余弦高斯光束 光陷俘 辐射力     

平顶高斯光束的相关概念和对称化变换

 对平顶高斯光束有关的一些重要概念,例如场分布和束宽等作了物理分析。进一步将二维平顶高斯光束推广到三维情况,并且对三维平顶高斯光束的对称化变换,包括在X和Y方向束宽相等和ｚ平面处曲率半径相等,进行了详细的研究。     

平顶高斯光束的相关概念和对称化变换

对平顶高斯光束有关的一些重要概念,例如场分布和束宽等作了物理分析。进一步将二维平顶高斯光束推广到三维情况,并且对三维平顶高斯光束的对称化变换,包括在X和Y方向束宽相等和ｚ平面处曲率半径相等,进行了详细的研究。     

衍射扭曲高斯-谢尔模型光束在远场的光谱移动和光谱开关

从部分相干光的传输理论出发,研究了被光阑衍射扭曲高斯-谢尔模型光束远场的光谱变化规律。结果表明,扭曲高斯-谢尔模型光束在远场也会出现光谱移动和光谱开关效应。与衍射高斯-谢尔模型光束情况相比,光谱移动和光谱开关效应不仅与光束空间相关性、截断参量和源光谱谱宽有关,光束的扭曲因子也会对衍射扭曲高斯-谢尔模型光束远场的光谱移动和光谱开关效应产生影响。通过数值计算结果详细讨论了光束扭曲因子影响衍射扭曲高斯-谢尔模型远场光谱的规律。     

强非局域非线性介质中复宗量厄米一高斯光束的传输

利用Snyder-Mitchell模型讨论了笛卡儿坐标系下(1+1)维和(1+2)维光束的传输过程,得到了强非局域非线性介质中传输光束的复宗量厄米-高斯型解.该解为抛物线柱函数对高斯光束的调制.给出了复宗量厄米-高斯光束共线传输情况.在一定条件下共线传输的复宗量厄米-高斯型光束演化为涡旋光束.给出了单束复宗量和涡旋复宗...     

非偏振贝塞尔高斯光束的球散射

无衍射光束球散射性质的研究目前一般采用贝塞尔光束,但是贝塞尔光束在物理上是不可实现的。贝塞尔高斯光束作为近似无衍射光束,是亥姆霍兹方程在傍轴条件下的解,并且可以用激光振荡器直接产生,但其光束宽是有限的。应用傅里叶变换,平面波谱展开和球面矢量波函数展开法,推导了非偏振贝塞尔高斯光束的球散射远场的无量纲散射函数。通过数值模拟,对非偏振的贝塞尔高斯光束与贝塞尔光束,高斯光束的球散射远场进行了比较,比较发现:当球散射体偏离光轴时,非偏振贝塞尔高斯光束跟贝塞尔光束散射远场的差异主要是散射强度的差异,但是散射极点所在的方向基本保持不变;贝塞尔高斯光束和贝塞尔光束的散射在光束圆锥角方向上比较显著,但高斯光束的前向散射比较显著。     

椭圆高斯光束产生近似无衍射Bessel-Gauss光

研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性,根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布,通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况,将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss场进行比较,发现椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的光束在一定的传播距离内也具有无衍射特性,且轴上光强分布与圆高斯光束产生的Bessel-Gauss光束的轴上光强分布具有相似的形式,而这种无衍射光场的强度在垂直于光轴的平面上不再是柱对称分布。根据近轴球面波产生近似Bessel光束的最大无衍射距离公式计算了椭圆Bessel-Gauss光束在子午面和弧矢面上的最大无衍射距离,整个光束的无衍射距离由入射到轴棱锥上的椭圆光斑短轴方向的尺寸决定。     

平顶高斯高束的传输特性

将平顶高斯光束作为一个整体光束处理,研究了它通过近轴ABCD光学系统的传输特性,对无光阑情况,推导出较为普遍的解析式;而对有光阑限制情况,数值积分是可行的。给出的典型数值计算结果证实了这种方法与有限拉盖尔－高斯函数展开法是等价的。     

理论模拟有核细胞对高斯光束偏振散射特性的影响

利用双层球形粒子模拟了有核细胞;根据广义米理论(GLMT),对入射激光束(高斯光束)利用矢量球谐函数进行展开;利用分离变量法研究了有核细胞对高斯光束的散射特性的影响.数值计算了高斯光束正入射时,斯托克斯散射矩阵中各元素的角分布,并与平面波入射情况进行了比较.     

高斯光束照射下的Vander Lugt相关器的特性研究

针对特定目标图像,定量分析了在Vander Lugt相关器中照明光束为高斯光束时输出相关峰值随高斯光束特性参量的变化情况。结果表明,输出相关峰值随高斯光束腰斑半径的减小和输入场景中目标位置偏离高斯光束中心距离的增加而减小。为了得到高的输出相关峰值,由扩束准直光学系统输出的高斯光束腰斑半径应满足一定的要求。     

洛伦兹光束的传输特性研究

运用光束传输的二阶矩理论，对洛伦兹光束的传输特性进行了研究，给出了束腰、横向发散角和光束传输因子的表达式.横向束腰仅取决于对应方向上的光束参数；而横向发散角和光束传输因子却取决于两横向上的光束参数.给出了光束传输因子随两横向光束参数的变化关系曲线.结果表明，两横向上的光束传输因子随两光束参数的变化规律是不相同的，而整体的光束传输因子随两光束参数的变化是前两者的综合体现；但在傍轴情形下，光束传输因子趋向于常数141，因此，对于相同束腰，其傍轴条件下的发散性为对应高斯光束的141倍.所以，洛伦兹光束适合用于描述某些发散程度较大的激光光源. 关键词： 洛伦兹光束 光束传输 二阶矩     

非傍轴矢量高斯光束的传输

运用非傍轴光束传输的矢量矩理论，对非傍轴矢量高斯光束的传输特性进行了系统的研究.结果表明，基于二阶矩定义的横向光束宽度在光束传播过程中满足简单的双曲线变化规律，并且给出了光束传输因子的解析表达式.就高度非傍轴情形，进一步给出了简洁的计算公式，在高斯光源线度趋向零的极限情形下，横向的最大发散角为90°.同时，还推广到了傍轴情形，得到了与原有傍轴公式稍有区别的结果，而且光束传输因子始终保持略大于1最后，对非傍轴矢量高斯光束和非傍轴标量高斯光束的传输进行了比较，结果显示对于线度在两个波长范围之内的高斯光源发散 关键词： 矢量高斯光束 光束传输 非傍轴 二阶矩     

Propagation characteristics of TM Gaussian beam

The propagation characteristics of TM polarized Gaussian beam, which is the rigorous solution of an eigenfunction problem for a confocal resonator, have been investigated using the nonparaxial vectorial moment theory of light beam propagation. The analytical expressions of the beam propagation factors are given by means of Fourier transform. Both the transversal second-order moment beam widths follow a simple hyperbolic variational law. For nonparaxial case, however, beam has different propagating features in the two transversal directions. As to paraxial case, its propagation approximately reduces to that of scalar Gaussian beam TEM₀₀ mode.     

Propagation of a flattened Gaussian beam through multi-apertured optical ABCD systems

By expanding the hard-aperture function into a finite sum of complex Gaussian functions, the recurrence propagation formula of a flattened Gaussian beam through multi-apertured optical ABCD systems is derived, and the propagation of a Gaussian beam is regarded as a special case in our theoretical model. The extension to the three-dimensional case is described. Numerical examples of the beam propagation through a multiple aperture-lens system and an aperture-spatial filter are given and compared with those by the straightforward numerical integration of the Collins formula. It is shown that our analytical results give a good trade-off between the computational time and accuracy, and provide a useful tool for simulating the beam propagation through complicated optical systems including multiple apertures and spatial filters. Finally, a comparison with the previous work is made and the main results obtained in this paper are summarized.     

可控空心光束在单轴晶体中的传输特性

基于光束在各向异性单轴介质中的傍轴矢量传输理论,对可控空心光束(CDHB)在单轴晶体中的传输特性作了研究.得出该光束在单轴晶体中传输的横向慢变振幅的表达式,并利用此表达式作数值计算,研究了CDHB在单轴晶体中的传输特性.研究表明,可控空心光束在单轴晶体中传输时,控制参数ξ和光束阶数N的取值对其光强分布有较大的影响.随着...     

Propagation of a twisted anisotropic Gaussian Schell-model beam beyond the paraxial approximation

With the help of a tensor method, an analytical nonparaxial propagation formula for a twisted anisotropic Gaussian Schell-model (GSM) beam in free space is derived based on the generalized Raleigh-Sommerfeld diffraction integral. The far-field nonparaxial propagation expression for a twisted anisotropic GSM beam is also derived. The paraxial approximation is dealt with as a special case of our general result. Our numerical results show that the nonparaxial propagation properties of a twisted anisotropic GSM beam are closely related to the initial beam parameters (i.e., twist factor, transverse spot width matrix, coherence width matrix and wavelength) and the propagation distance. Our formulae provide a convenient and powerful way for studying the paraxial and nonparaxial propagation of an isotropic or anisotropic GSM beam with or without twist phase in free space.     

洛伦兹光束经光阑失调傍轴光学系统的传输

基于广义衍射积分公式和光阑函数的复高斯展开,导出了一洛伦兹光束经一个带圆形光阑失调傍轴光学系统的近似解析传输公式.作为一般公式的特例,还给出了洛伦兹光束经一无光阑失调傍轴光学系统的解析传输式.作为数值计算的例子,运用所得到的公式分析了洛伦兹光束经带光阑失调薄透镜的传输特性.结果表明：不同强度的衍射即圆形光阑半径的大小明显影响衍射光束的归一化强度分布及其传输变化规律. 关键词： 洛伦兹光束 失调傍轴光学系统 光束传输     

径向洛伦兹阵列光束在自由空间的传输特性

推导出有初始相位分布的径向洛伦兹阵列光束在自由空间传输的解析公式,用以研究相干合成光束在自由空间的传输特性。结果表明:在远场,具有不同相位分布的光束光强剖面成为空心形状,具有相同相位分布的光束光强剖面中心为亮斑。合成光束束宽和桶中功率与子光束束腰宽度、径向阵列的初始相位分布和半径有关。对所得结果用数值计算例做了说明。当阵列半径较大和束腰宽度较小时,具有不同相位分布和相同相位的光束束宽随传输距离的变化曲线和桶中功率都趋于一致。     

Propagation of four-petal Gaussian beams in strongly nonlocal nonlinear media

The propagation of four-petal Gaussian beams in strongly nonlocal nonlinear media has been studied. The analytical solution and the analytical second-order moment beam width are obtained. For the off-waist incident and the waist incident cases, the intensity pattern evolves periodically during propagation in strongly nonlocal nonlinear media. Under the off-waist incident condition, the second-order moment beam width varies periodically during propagation, whatever the input power is. But under the waist incident condition, there exists a critical power. When the input power equals the critical power, the second-order moment beam width remains invariant, otherwise the second-order moment beam width varies periodically. Numerical simulations based on the nonlocal nonlinear Schrödinger equation are carried out for comparison with the theoretical predictions. The results show that the numerical simulations are in good agreement with the analytical results in the case of strong nonlocality.     

Improving the beam propagation method for TM polarization

The beam propagation method (BPM) has been widely used in numerical simulations of optical waveguides that vary slowly in the propagation direction. However, when BPM is used over a large propagation distance, a significant amplitude error in the coefficient of the leading propagating mode can be observed. Energy-conserving corrections and the single scatter approximation have been used to improve the accuracy of the BPM.