势函数分析高斯光束在对数饱和

 导出了在对数饱和非线性介质中传播的强激光基模高斯光束宽度随传播距离变化的方程。此方程与势作用下粒子的运动方程形式一致,因此可用势作用下的粒子行为来描述高斯光束的呼吸模式。对势函数采用二阶近似后,求解此方程得到高斯型呼吸模式的光束宽度的近似解析式。分析了呼吸周期和呼吸深度与入射条件的关系, 以及形成空间孤子的条件。     

势函数分析高斯光束在对数饱和

导出了在对数饱和非线性介质中传播的强激光基模高斯光束宽度随传播距离变化的方程。此方程与势作用下粒子的运动方程形式一致,因此可用势作用下的粒子行为来描述高斯光束的呼吸模式。对势函数采用二阶近似后,求解此方程得到高斯型呼吸模式的光束宽度的近似解析式。分析了呼吸周期和呼吸深度与入射条件的关系, 以及形成空间孤子的条件。     

有偏压光折变晶体中的高斯孤子

利用变分方法求解了小光强光折变非线性薛定谔方程，得到了高斯光束在外加正偏压光折变晶体中的演化特性，以及高斯光束宽度压缩与展宽的动态振荡规律，给出了高斯光束的宽度、振幅和波前曲率的表达式，研究了势函数与光束宽度的关系.结果表明，小光强高斯光束在正偏压光折变晶体中传播时，其宽度和振幅将经历周期地变化或者展宽发散，在一定条件下高斯光束在晶体中可以形状不变地传播，形成“高斯孤子”，这些特性在工程实践中具有很高的实用价值. 关键词： 高斯孤子 高斯光束 变分方法 光折变非线性方程     

高斯光束计算平板波导自由传输区远场分布及其修正

对近轴近似条件下求解亥姆霍兹方程得到的高斯光束显式传播公式做了分析，同时，基于基尔霍夫衍射理论，在菲涅耳近似的条件下给出了相应的高斯光束在远场的传播公式，在此基础上，对近轴近似条件做出了定量分析，给出了这个近似条件引入的误差，提出了一种计算高斯光束远场分布的修正方法，并采用有限差分-光束传播方法(FD-BPM)来检验各种方法的准确性。把这种修正方法应用到平面光集成波导器件，如阵列波导光栅(AWG)、蚀刻衍射光栅(EDG)等器件的设计和模拟中，可以大大降低工作的复杂性，同时可以得到精确的结果。     

光在类锥形梯度折射率纤维中的传播——波动光学研究

本文从近轴波动方程出发,寻求光在类锥梯度折射率纤维中传播的解析解。研究了在纤维中传播的高斯光束光斑半径、波面曲率半径、光束强度分市的变化规律,并讨论了准锥形近似及准几何光学传播条件。     

非傍轴高斯光束传输方程解的探讨

由洛伦兹规范下光场满足的矢势和标势方程出发, 探讨了初始光场具有任意对称性的一般非傍轴光束在空间的传输情况。利用角频谱并结合傅里叶变换处理得到了非傍轴光束的传输方程。利用扰动方法并结合新近似取法得到了非傍轴横向光场的扰动形式解, 该解对于近场弱非傍轴情况下的效果比强非傍轴条件下要好。给出了光束非傍轴传输高阶(八阶)修正解。对于零阶情况, 非傍轴光束退化为傍轴光束, 传输方程也相应退化为傍轴传输的模型方程。高斯解为扰动参量的零阶修正解。     

一维均匀势场中含时薛定谔方程的求解

本文详细讨论了一维均匀势场中含时薛定谔方程的求解.求解的思想是以均匀势场中经典粒子的运动作为参考，从经典粒子的运动轨迹出发，构建出量子情形下描述粒子运动的高斯波包形式的演化波函数，进而借助含时薛定谔方程确定波函数的具体形式.在上述思想指导下，推导得出了坐标表象和动量表象下均匀势场内一维粒子的传播子函数.同时，作为比较，狄拉克态矢量符号提供了另一种得到上述传播子函数的途径.     

(1+1)维强非局域非线性介质中的高阶模呼吸子

基于强非局域非线性介质中的Snyder-Mitchell模型,利用分离变量法得到了(1 1)维光束传输的厄米-高斯型解析解.比较厄米-高斯型解析解与非局域非线性薛定谔方程的数值解,证实了,在强非局域条件下,该厄米-高斯型解与数值解完全吻合.对厄米-高斯光束的传输特性进行研究,结果表明,光束束宽会出现周期性的压缩或者展宽现象.并且得到了实现厄米-高斯光束稳定传输的临界功率、厄米-高斯孤子解及传输常量,临界功率与厄米-高斯光束的阶数无关,但传输常量随阶数的增加而增加.高斯呼吸子和高斯孤子就是基模厄米-高斯呼吸子和基模厄米-高斯孤子.     

圆孔受限波差高斯光束的远场近似及发散度分析

引入复高斯函数对衍射受限的圆孔进行了复高斯分解,得到了波差高斯光束远场衍射的近似解析式。在各种参量条件下,近似解析式所表示的衍射图样与严格的夫琅和费衍射积分的衍射图样完全一致,这表明用此解析式表征远场衍射是正确的。它的形式相对简单,为计算带来极大的方便。基于此,对有波差的高斯光束的远场发散度进行了深入的研究,检验了确定参量的光束随距离的改变而发散度不被改变的特性;同时,探讨了在圆孔限制下,发散度随高斯光束的束腰及波差的改变而变化的关系曲线,结果表明,这两个参量是影响发散度的主要因素。     

光束质量标准中传输方程的研究

讨论了传输方程在ISO光束质量标准中的重要性,给出了光束传输方程的一种证明方法,在近轴条件下,非高斯光束都满足传输方程,这为选用理想高斯光束作为光束质量的度量基准奠定了基础。     

Relativistic ponderomotive forces in the field of intense laser radiation

The motion of a relativistic charged particle in the presence of the field of high-power laser radiation represented in the form of a Gaussian beam of arbitrary mode is analyzed. The vector potential of the radiation field is expanded in terms of a small parameter (the ratio of the wavelength to the Gaussian beam waist). A specific feature of averaging with respect to the phases of the high-mode Gaussian beams is demonstrated. The averaged equations for the motion of particle and a general expression for the ponderomotive relativistic force for the circularly polarized radiation are derived. It is demonstrated that relativistic effects suppress the averaged action of high-power laser radiation on the particle.     

离轴多层球对高斯波束的光散射

根据广义米氏理论，将入射的高斯波束按矢量球谐函数展开，获得了波束因子（展开系数）ｇｍｎ，ＴＭ和ｇｍｎ，ＴＥ的一般表达式。应用ｇｍｎ的局域近结果和散射系数ａｎｍ和ｂｎｍ的迭代公式与算法，研究了多层有耗介质球的光散射。讨论了波束宽度与球形粒子的尺寸和位置对散射系数和散射强度角分布的影响。     

Dynamic Optical Vortex Trajectory Guided by the Symmetric Pearcey Gaussian Vortex Beam in the Uniformly Moving Parabolic Potential

This paper analytically and numerically proposes the propagation dynamics of the symmetric Pearcey Gaussian vortex beam (SPGVB) in the uniformly moving parabolic potential. The optical vortex located in the initial plane produces a vortex channel in the presence of the uniformly moving parabolic potential, called the vortex trajectory. The vortex trajectory can be manipulated dynamically by configuring different combinations of the parameters, and the optical intensity and the focal position can also be affected. Moreover, the spatial dynamic vortex trajectory is derived analytically, and the 2D on-axis and off-axis vortex scenarios are also presented. Our work expands the methods of the vortex trajectory manipulation and may broaden more practical potential applications in the particle manipulation.     

用变分法研究超短超强脉冲在介质中的成丝

利用变分法将非线性薛定谔方程在形式上简化,把光束成丝等价于粒子在势阱中的运动,直观反映了自聚焦、衍射和多光子电离等机制对光束成丝的影响.实验得到了不同入射功率、光束口径、波面曲率半径等初始条件下脉冲在空气介质中的成丝过程和时间波形变化.通过半解析方法得到的结论能够定性解释成丝和多次聚焦现象等实验结果.     

高斯光束中吸收双层球形微粒的横向光俘获

为了研究吸收双层球形微粒的横向光俘获,基于几何光学模型提出了双层带吸收球形微粒的光俘获模型,对TEM₀₀模式高斯光束照射下外层有光吸收的双层电介质球形微粒受到的横向光俘获力进行了数值模拟,取得了光俘获力特性的一系列结果.结果显示,双层球形微粒的外层吸收系数对包括稳态俘获位置,峰值强度,稳态俘获的刚度等光俘获特性有很大影响.此外,内外径的比率对吸收双层球形微粒的光俘获特性也有调制性的影响.在一定条件下,带吸收的双层球形微粒可以被俘获在光轴上,也可能被俘获在中心在光轴上的圆环上. 关键词： 光俘获 几何光学模型 高斯光束 吸收双层球     

Focal properties of cylindrically polarized axisymmetric Bessel-modulated Gaussian beams by a high NA parabolic mirror

Focusing properties of the cylindrical vector axisymmetric Bessel-modulated Gaussian beam with quadratic radial phase dependence (QBG beam) in high numerical aperture parabolic mirror system is investigated theoretically by vector diffraction theory. Results show that intensity distribution in focal region can be altered considerably by beam parameter μ and polarization angle. The tightly focused cylindrically polarized axial symmetric Bessel-modulated Gaussian beams by a high numerical aperture parabolic mirror have possible applications in particle acceleration, optical trapping and manipulating, single molecule imaging and high resolution imaging microscopy.     

A model for solid state diffusion

Classical self-diffusion is discussed in the context of a model single particle Hamiltonian containing a periodic potential and a stochastic time dependent potential. Solutions are given in the Gaussian white noise approximation in terms of a Fokker-Planck equation. The effects of spatial dependence in the time dependent potential are illustrated by calculations of the frequency dependent mobility in a simple one dimension example.     

对数型折射率饱和非线性介质中光孤子高斯型呼吸模式

根据对数型折射率饱和非线性介质中光束尺寸和波阵面曲率变化所遵循的方程,详细描述了空间光孤子高斯型呼吸模式．采用势函数分析方法,对光束尺寸一阶导数的正、负号进行了正确的选择,并计算了呼吸模式的光束尺寸、波阵面曲率半径、呼吸周期等重要参量. 关键词：