强激光圆对称超高斯光束的自聚焦环

 通过数值求解非线性薛定谔方程,详细描述了圆对称超高斯光束在Nd:glass介质中传输形成的自聚焦环。初始光束受到扰动后,环就会分裂形成强烈的细光束,显示出自聚焦环的不稳定性,细光束具有很大的峰值光强,将对介质造成极大的危害。     

强激光圆对称超高斯光束的自聚焦环

通过数值求解非线性薛定谔方程 ,详细描述了圆对称超高斯光束在 Nd:glass介质中传输形成的自聚焦环。初始光束受到扰动后 ,环就会分裂形成强烈的细光束 ,显示出自聚焦环的不稳定性 ,细光束具有很大的峰值光强 ,将对介质造成极大的危害     

强激光圆对称超高斯光束的自聚焦环

通过数值求解非线性薛定谔方程,详细描述了圆对称超高斯光束在Nd:glass介质中传输形成的自聚焦环。初始光束受到扰动后,环就会分裂形成强烈的细光束,显示出自聚焦环的不稳定性,细光束具有很大的峰值光强,将对介质造成极大的危害。     

有限能量Airy光束的小尺度自聚焦特性

研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦,有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生,而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱,发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱,截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大;对于较大的截断系数,有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用.     

非傍轴截断平顶光束的质量因子

 使用功率密度的二阶矩方法和Li提出的平顶光束模型,推导出了非傍轴截断平顶光束的束腰宽度、远场发散角和光束质量因子的解析表达式。计算结果表明：非傍轴截断平顶光束的质量因子不仅与截断参数、光束阶数有关,而且与初始束腰宽度和波长之比有关;当截断参数趋近于0时,远场发散角趋于渐近值63.435°;对于光束阶数为1和截断参数趋于无穷大的特例,计算结果分别退化为非傍轴截断高斯光束和非傍轴无截断平顶光束的结果;功率密度的二阶矩方法可用于截断光束,并克服了光束质量因子的发散困难。     

非傍轴截断平顶光束的质量因子

使用功率密度的二阶矩方法和Li提出的平顶光束模型,推导出了非傍轴截断平顶光束的束腰宽度、远场发散角和光束质量因子的解析表达式。计算结果表明：非傍轴截断平顶光束的质量因子不仅与截断参数、光束阶数有关,而且与初始束腰宽度和波长之比有关;当截断参数趋近于0时,远场发散角趋于渐近值63.435°;对于光束阶数为1和截断参数趋于无穷大的特例,计算结果分别退化为非傍轴截断高斯光束和非傍轴无截断平顶光束的结果;功率密度的二阶矩方法可用于截断光束,并克服了光束质量因子的发散困难。     

基于分数薛定谔方程对高斯光束的操控

基于具有谐振势阱的分数薛定谔方程,数值研究了Lévy指数、啁啾参量和势阱深度对啁啾高斯光传输动力学的影响.研究发现,在啁啾参量与势阱深度一定的情况下,随着Lévy指数增大,光束演化周期会减小,偏移中心轴的距离则变大;在Lévy指数与势阱深度一定的情况下,光束演化周期和偏移距离随着啁啾参量增大而增大;无论Lévy指数值与啁啾参量是多少,周期与偏移中心轴的最大距离都和势阱深度成反比.研究结果表明,通过调节Lévy指数、啁啾参量与势阱深度可以有效地控制光传输,为光开关提供了新的设计思路.     

在变系数分数薛定谔方程中啁啾对艾里光束传输特性的影响

基于变系数分数薛定谔方程,通过解析与数值模拟相结合的方式研究了啁啾对艾里光束传输特性的影响.当初始艾里光束没有啁啾时,首先会劈裂为两束强度相等的类艾里波包,由于纵向周期调制的作用光束呈现为周期聚焦的演化行为.当初始艾里光束具有二次啁啾时,啁啾的存在使艾里光束劈裂为两束强度不相等的波包.在纵向周期调制的作用下,呈现出周期...     

截断光束的二阶矩矩阵

采用复高斯展开法和维格纳分布函数(WDF),推导出了截断光束的二阶矩矩阵通过大气湍流的传输公式。研究表明,将硬边光阑的复高斯展开函数引入z=0平面处的WDF中,能够避免截断光束二阶矩的积分发散问题,得到z=0平面处二阶矩的解析结果,并且保证了精度,从而方便地得到截断光束在大气湍流中传输的二阶矩矩阵。实验所得到的结果具有一般性,即无截断光束的二阶矩矩阵通过大气湍流传输和截断光束的二阶矩矩阵在自由空间的传输都可以分别作为特例给出。     

高斯光束在克尔型非线性介质中演化的奇异特性

由光束在克尔型吸收介质中传输的非线性薛定谔方程出发,推导了高斯光束注入介质后满足的耦合方程。在不考虑高阶展开项的前提下,将介质分为无吸收、有吸收两种情况,对脉冲的腰斑半径的演化进行了解析分析,得到注入克尔型非线性介质中的高斯光束,形成“孤波”必须满足光束在束腰处注入,介质没有吸收的条件;当考虑高阶展开项时,通过数值分析发现,无论介质是否存在吸收,光束传输不存在“孤波”形式,而是在注入强度的控制之下。当注入强度较小时,自聚焦过程是它的一个主要结果。但当注入脉冲的强度增加后,除了腰斑半径不为零的区间增加,光束仍保持聚焦的正常现象之外,存在一个阈值。当注入强度超过此阈值时,腰斑半径随着距离的增加而快速增加,聚焦趋势根本就不存在。     

柱坐标系中截断光束的广义M2因子

推导出截断圆对称光束二阶矩的传输方程,它们与无截断光束的二阶矩满足相似的传输定律.因此,基于广义截断二阶矩方法,将直角坐标系中截断二维光束的二阶矩特征参数推广到柱坐标系中的截断圆对称光束,类似方法定义的广义M2因子(M2G因子)是一个传输不变量.对理论的自洽性作了物理解释.推导出柱坐标系中截断超高斯光束的二阶矩参数和M2G因子.对一些有意义的特殊情况作了讨论,并以数值计算例作了说明.     

截断非傍轴标量高斯光束的传输特性

基于精确光强定义下非傍轴标量光束的二阶矩理论,计算了不同束腰及光阑孔径条件下截断非傍轴标量高斯光束的束腰半径、远场发散角以及质量因子等光束传输特性,并将截断非傍轴标量高斯光束与自由高斯光束和平面波圆孔衍射光束进行了比较.数值计算表明截断参量的不同对截断高斯光束的传输特性影响很大.当R2ω0时,截断高斯光束与高斯光束在自由空间传输特性趋于一致,因此在精确光强定义下,对于非傍轴标量光束来说,当光阑孔径大于2倍束腰时,可以不考虑光阑对高斯光束的衍射作用.当R0.3ω0时,截断高斯光束传输特性趋于平面波通过圆孔的衍射曲线.因此,在这种情况下,可以将高斯光束作为平面波处理.只有当光阑孔径介于0.3倍束腰和2倍束腰之间时,需要同时考虑光阑孔径和高斯束腰对衍射的影响.     

截断非傍轴双曲余弦-高斯光束的远场特性

基于瑞利-索末菲衍射积分公式,推导出截断非傍轴双曲余弦-高斯光束在自由空间传输的解析表示式,分析了一些特例,并引入非傍轴范畴的桶中功率概念,用以描述非傍轴光束的远场光束质量。结果表明:截断非傍轴双曲余弦-高斯光束的光强和桶中功率不仅与束腰宽度与波长之比、偏心参数及截断参数有关,而且桶中功率还与桶的尺寸有关。在一定的范围内,较大的束腰宽度与波长之比, 截断参数和较小的偏心参数使光束有更好的聚焦特性,表现出更好的光束质量。     

截断非傍轴双曲余弦-高斯光束的远场特性

基于瑞利-索末菲衍射积分公式,推导出截断非傍轴双曲余弦-高斯光束在自由空间传输的解析表示式,分析了一些特例,并引入非傍轴范畴的桶中功率概念,用以描述非傍轴光束的远场光束质量。结果表明:截断非傍轴双曲余弦-高斯光束的光强和桶中功率不仅与束腰宽度与波长之比、偏心参数及截断参数有关,而且桶中功率还与桶的尺寸有关。在一定的范围内,较大的束腰宽度与波长之比, 截断参数和较小的偏心参数使光束有更好的聚焦特性,表现出更好的光束质量。     

柱坐标系中截断光束的广义M2因子

推导出截断圆对称光束二阶矩的传输方程，它们与无截断光束的二阶矩满足相似的传输定律.因此，基于广义截断二阶矩方法，将直角坐标系中截断二维光束的二阶矩特征参数推广到柱坐标系中的截断圆对称光束，类似方法定义的广义M²因子（M²_G因子）是一个传输不变量.对理论的自洽性作了物理解释.推导出柱坐标系中截断超高斯光束的二阶矩参数和M²_G因子.对一些有意义的特殊情况作了讨论，并以数值计算例作了说明. 关键词： 光束描述 截断光束 圆对称性 广义截断二阶矩(GTSM) 2因子（M²_G因子）')" href="#">广义M²因子（M²_G因子）     

截断部分相干厄米-高斯光束的广义M_G~2因子

基于广义截断二阶矩法,推导出了截断部分相干厄米-高斯（H-G）光束的广义M2G因子的解析表达式.截断完全相干H-G光束、截断高斯谢尔模型（GSM）光束以及截断高斯光束可以做为本文结果的特例给出.研究表明：截断部分相干H-G光束的广义M2G因子与截断参数δ,模阶数m以及相干参数α有关.当δ非常小时,M2G因子出现奇偶分群现象,即m为奇数的M2G因子互相非常接近,m为偶数的M2G因子互相非常接近,但当δ增大时这种现象逐渐消失.对于截断GSM光束,任意具有不同δ值的M2G因子随α变化的两曲线之间一定存在交叉现象.但是,对于截断部分相干H-G光束的M2G因子,则不一定会发生这种交叉现象.此外,m越大,M2G因子受参数δ的影响越大,可以忽略光阑效应的δ也越大.     

截断展开方法和广义变系数KdV方程新的精确类孤子解

利用特殊的截断展开方法求出了广义变系数KdV方程新的类孤子解.这种方法的基本思想是假定形式解具有截断展开形式,以致可把广义变系数KdV方程转化为一组待定函数的代数方程组,进而给出待定函数容易积分的常微分方程.利用例子证明了这种方法是十分有效的. 关键词： 截断展开法 变系数 KdV方程 孤波解     

具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性

基于Drude模型,采用解析法与数值模拟法研究了具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性。结果表明超常材料中光束聚焦现象不但可以发生在自聚焦非线性介质中（正折射区）而且可以发生在自散焦非线性介质中（负折射区）,且光束中心频率离介质的等离子频率越近,其聚焦效应越明显。特别是当电与磁非线性极化率为异号时,超常介质的非线性符号可以通过调控电与磁等离子频率的相对大小控制,这为主动操控光束的传输提供一种新的自由度。     

具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性

基于Drude模型,采用解析法与数值模拟法研究了具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性。结果表明超常材料中光束聚焦现象不但可以发生在自聚焦非线性介质中(正折射区)而且可以发生在自散焦非线性介质中(负折射区),且光束中心频率离介质的等离子频率越近,其聚焦效应越明显。特别是当电与磁非线性极化率为异号时,超常介质的非线性符号可以通过调控电与磁等离子频率的相对大小控制,这为主动操控光束的传输提供一种新的自由度。