相位翻转厄米-高斯光束的传输特性

将相位翻转高斯光束的概念推广到相位翻转高阶模光束.以相位翻转厄米-高斯光束为例,推导出相位翻转高斯光束通过近轴理想(无光阑)ABCD光学系统,以及带刀口和光阑的ABCD光学系统传输的递推方程,并用以研究相位翻转高斯光束的传输特性.特别是,得出对TEM1、TEM2和TEM3模相位翻转高斯光束,光阑效应可以忽略的条件分别是截断参量δ≥2.1,2.5和 3.0.     

附加球面相位引致Airy光束在单轴晶体传输时的两次镜像演化

利用单轴晶体光束传输理论,求得了具有附加球面相位Airy光束在单轴晶体中的传输公式.数值模拟计算结果表明,线偏振附加球面相位Airy光束在晶体中传输时仍为线偏振,但不是传输不变的.粗略地讲,具有附加球面相位的Airy光束在晶体中传输时,近场是传输不变的;而在由晶体寻常与非寻常折射率和球面半径共同确定的两个特定传输距离处,传输光束转换成了取向不同的Gaussian-Airy光束,且高斯依赖的束宽度敏感地与截断因子相关;而当光束依次穿过此两位置时光斑花样先后相对于两横向轴平面做镜像演化,且镜像演化顺序也与晶体寻常和非寻常折射率相对大小密切相关,其总的效果是远场强度花样能恢复原样但花样取向产生了关于对过横平面二、四象限平分平面的镜像演化.这些结果表明,通过恰当选择晶体材料(即折射率)和附加球面相位的半径R,可以调控光束花样的形状、取向及表征各向异性材料的相关性质.     

厄米-余弦-高斯光束的传输特性

从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分出发对厄米-余弦-高斯光束的传输特性作了研究,给出了厄米-余弦-高斯光束通过近轴ABCD光学系统的解析传输公式,以厄米-余弦-高斯光束通过自由空间和薄透镜系统为例做了数值计算和分析,结果表明厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输时不能保持其形状不变。厄米-双曲余弦-高斯光束、余弦-高斯光束、厄米-高斯光束的传输公式可作为厄米-余弦-高斯光束的特例得出。     

厄米-余弦-高斯光束的传输特性

 从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分出发对厄米-余弦-高斯光束的传输特性作了研究，给出了厄米-余弦-高斯光束通过近轴ABCD光学系统的解析传输公式，以厄米-余弦-高斯光束通过自由空间和薄透镜系统为例做了数值计算和分析，结果表明厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输时不能保持其形状不变。厄米-双曲余弦-高斯光束、余弦-高斯光束、厄米-高斯光束的传输公式可作为厄米-余弦-高斯光束的特例得出。     

椭圆高斯光束在单轴晶体中垂直于光轴的传输特性

基于光束在各向异性介质中的傍轴矢量传输理论,导出了椭圆高斯光束在各向异性单轴晶体中垂直于光轴的传输公式,并利用此解析式进行数值计算和分析,研究了各向异性介质对x方向偏振的椭圆高斯光束偏振特性的影响. 研究表明,晶体的各向异性对光束的偏振和对称性有较大影响. 关键词： 椭圆高斯光束 单轴晶体 各向异性 传输     

平顶高斯光束在单轴晶体中的传输

基于光束在各向异性单轴介质中的近轴矢量传输理论，对平顶高斯光束在单轴晶体中的传输 作了研究，得到了解析的传输公式. 利用该传输公式可用一种简单的方法研究平顶高斯光束 在单轴晶体中的传输. 研究结果表明，由于晶体的各向异性特性使平顶高斯光束初始的圆对 称性在传输过程中不能保持，并且其偏振状态也随传输而变化. 用数值计算例对晶体内源于 入射平顶高斯光束的寻常光和非常光的场分布以及x和y方向的偏振分量在空间中的演化都作 了详细说明. 关键词： 平顶高斯光束 单轴晶体 各向异性 近轴矢量理论 传输公式     

厄米-余弦-高斯光束通过具有光阑光学系统时的传输特性

当厄米_余弦_高斯光束通过带有矩形光阑的一阶ABCD近轴光学系统时,可由Collins公式给出其场分布的积分形式。将其中硬边光阑的窗口函数写成矩形函数,并将矩形函数用高斯函数展开,通过积分可得到由光阑限制的厄米_余弦_高斯光束传输的解析式。分析和讨论了厄米_余弦_高斯光束通过具有圆孔光阑限制的薄透镜系统时的情况,其结果与直接用广义衍射积分公式进行复杂数值计算时的结果完全一致。这样不仅便于进行物理分析,而且也节省了计算机的计算时间。     

标准和优美厄米-高斯光束通过圆环孔衍射的比较

标准厄米-高斯光束(Standard Hermite-Gaussian beam,SHGB)和优美厄米-高斯光束(Elegant Hermite-Gaussian beam,EHGB)是厄米-高斯光束的两个特殊解.应用柯林斯(Collins)公式研究两种光束通过圆环孔的衍射特性,用Matlab软件进行一些数值模拟.模拟结果表明:这两种光束通过圆环孔的衍射存在明显差异,在x、y轴方向上SHGB衍射光强始终比EHGB大,差异来源于标准厄米-高斯光束与优美厄米-高斯光束的场分布的差异.     

厄米-高斯光束在热非局域介质中传输的数值模拟研究

基于非线性薛定谔方程和热扩散的泊松方程,采用分步傅里叶算法以及多重网格法对厄米-高斯光束在不同形状的热非局域介质铅玻璃中的传输进行了数值模拟研究. 结果表明,低阶厄米-高斯光束可以较为稳定地在铅玻璃中传输. 高阶厄米-高斯光束在铅玻璃中传输变得不稳定,并且阶数越高,稳定性越差. 样品的形状对于厄米-高斯光束的影响很大. 在正方形样品中,厄米-高斯光束的传输与Snyder-Mitchell模型符合得相对较好. 在矩形样品中厄米-高斯光束在传输过程中的强度分布将发生较大的变化. 关键词： 非局域非线性介质 厄米-高斯光束 光束传输     

厄米-双曲正弦-高斯光束的M2因子

从二阶矩的定义出发,给出了一类新光束--厄光-双曲正弦-高斯(HShG)光束M2因子的解析公式,公式表明HShG光束的M2因子是光束阶数n和参数α的函数.作为本公式的特例,给出了厄光-正弦-高斯(HSiG)双束、双曲正弦-高斯(ShG)光束以及正弦-高斯(SiG)光束M2因子的解析公式.对HShG光束的束腰宽度、远场发散角及M2因子做了数值计算,并对所得结果作了分析.     

单轴晶体Ⅰ类匹配相位畸变光束二次谐波理论分析

理论上研究了单轴晶体Ⅰ类匹配时相位畸变光束二次谐波的转换，其中考虑了衍射、离散效应，给出了相位畸变小信号解。在此基础上，以KDP晶体为例分析并给出了有像差高斯光束的转换效率随晶体长度的变化规律，对于任意光强分布和有任意相位畸变光束的谐波转换也是同样适用的。     

Self-trapping and Self-focusing of Light Beams in Uniaxial Crystals

Ｓｅｌｆ－ｔｒａｐｐｉｎｇａｎｄＳｅｌｆ－ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｆＬｉｇｈｔＢｅａｍｓｉｎＵｎｉａｘｉａｌＣｒｙｓｔａｌｓ￥ＧＵＯＱｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕ...     

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...     

部分相干光束通过硬边光阑的推广光束传输M2因子

给出部分相干光通过硬边光阑后的强度二阶矩的计算公式，由此可得到部分相干光通过硬边光阑后的推广光束传输M^2因子。以部分相干高斯－谢尔模型光束为例，推导出相应的M^2因子，并作了数值计算和分析讨论。     

Rotation of a Fine Particle with Circularly Polarized Anti-Parallel Collinear Laser Beams

We have succeeded in the operation of rotating a fine particle which was held without mechanical contact by circularly polarized laser beams with opposite propagation directions. A polystyrene latex particle 11.9 μm in diameter deformed in a disk-like shape was dispersed in water, and was trapped using the anti-parallel collinear laser beams which were set up so that they had the circular polarization rotating in the same direction. It was observed that the trapped particle rotated in the same direction as the rotation of the circular polarization of light. Inversion of the rotational direction of the circular polarization of light reversed the direction of the rotation of the particle. Although the rotational speed of a particle varied significantly from particle to particle, it was found to be proportional to the laser beam intensity. A typical value for the rotational speed per beam intensity was 2.1 Hz/W.     

平顶光束通过湍流大气传输的光谱特性

采用Rytov相位结构函数二次近似的方法,推导出了平顶光束在湍流大气中的光谱传输方程,详细研究了其光谱特性,并给出了合理的物理解释。研究表明,轴上点光谱为蓝移,随着离轴距离的增大,光谱由蓝移逐渐变为红移,轴外点存在多阶光谱跃变现象。随着湍流的增强,光谱位移量和光谱跃变量减小、光谱跃变现象消失。特别分析了平顶光束与高斯谢尔模型(GSM)光束通过湍流大气传输的光谱跃变之间存在的差异。     

Tightly Focusing of Circularly Polarized Vortex Beams through a Uniaxial Birefringent Crystal

Under the approximation of small birefringence, the properties of circularly polarized vortex beams tightly focused through a uniaxial birefringent crystal are studied. With the proper combination of the topological charge and the birefringence, the small focus, the small bottle beam and the inverse c-shaped intensity profile can be obtained. The effects of the focal shift and the Strehl ratio on the birefringence are analysed. A relation between angular momentum （included spin and orbital） and topological Pancharatnam charge is also presented.     

有振幅调制和相位畸变光束通过硬边光阑的M2因子

光束传输M^2因子是表征激光束的有用参量。利用矩形函数的复高斯函数的近似展开方法,给出部分相干光通过硬边光阑后强度二阶矩的近似计算公式,由此可得到部分相干光通过硬边光阑后的推广M^2因子。以有振幅调制和相位畸变光束为例,推导出相应的推广M^2因子的解析表达式,通过数值计算对提出的近似算法的计算精度进行了分析。研究结果表明,使用该近似方法计算得到的推广M^2因子的计算误差小于1％,且通过该方法可直接得到相应的近似解析计算公式,从而使计算得以简化,并有效地提高了计算效率。     

单轴晶体微粒光致旋转理论模型

为实现单轴晶体微粒的高精度、可操控旋转,利用偏振光与单轴晶体微粒的相互作用来实现光致旋转.基于晶体波动光学理论,考虑影响单轴晶体微粒旋转角速度的主要因素(晶体微粒的厚度和半径、单轴晶体光轴与晶面的夹角、光束在晶面的反射率和透射率、光束振幅比和位相差、激光功率等),推导出正晶体和负晶体微粒旋转角速度的一般公式.并就各种影响因素分别对正、负晶体中具有代表性的CaCO3和SiO2晶体微粒进行了模拟分析,所得到的晶体微粒旋转频率与激光功率成正比,与现有文献的实验结果一致,证明了该理论模型的合理性.依据理论分析结果,选用半径和厚度均为1~3μm的CaCO3晶体微粒作为机械转子,对单轴晶体微粒光致旋转应用于微机械转子进行优化设计,提高了微机械转子的旋转频率.研究结果为晶体转子的选材和光驱动微机械马达的设计提供了更加精确合理的理论支持.