部分相干涡旋光束形成的相干涡旋特性研究

推导出部分相干涡旋平顶光束的传输解析公式,并用以研究了聚焦场和自由空间中部分相干涡旋光束形成相干涡旋的特性.结果表明,相干涡旋与光束阶数N,空间相干参数α和参考点位置(x1,y1)有关.依赖于参考点的选择,光谱相干度可能存在零值点,也可能没有零值点.特别是,若选取x1=y1=0,光谱相干度零值点处的位相可以是确定的,因而不存在相干涡旋.     

部分相干涡旋光束叠加场中的合成相干涡旋及其动态传输

对由两束平行、离轴部分相干平顶涡旋光束叠加形成的合成相干涡旋做了详细研究.结果表明:合成相干涡旋的数目和位置与光束阶数、相对离轴距离、相干参数以及相对传输距离有关.在部分相干范畴内“隐藏”的合成相干涡旋对应于完全相干范畴中的合成光涡旋.并且证明在相干极限下合成相干涡旋就演化为合成光涡旋. 关键词： 相关奇点光学 合成相干涡旋 部分相干平顶光束 离轴合成     

拉盖尔-高斯模叠加而成的部分相干光的相干涡旋

对Bogatyryova等人近来提出的一种可分离位相的部分相干光的相干涡旋作了详细研究.这类新的光束由相同角向指数的拉盖尔-高斯(LG)模非相干叠加而成.研究表明，叠加LG模式的模指数，权重因子和参考点位置的选择都会影响圆刃型位错出现的位置，使得涡旋消失或出现多个相干涡旋.而且，LG模叠加而成的位相不可分离的部分相干光也存在相干涡旋. 关键词： 奇点光学 一类新的部分相干光束 相干涡旋 圆刃型位错     

部分相干双曲正弦-Gauss涡旋光束叠加形成的合成相干涡旋在非 Kolmogorov 大气湍流中的动态演化

一些实验表明, 实际大气会偏离理想Kolmogorov模型. 本文基于广义Huygens-Fresnel原理和Toselli等提出的非Kolmogorov湍流模型, 推导出部分相干双曲正弦-Gauss (HSG)涡旋光束通过非Kolmogorov大气湍流的解析传输公式, 并用以对两束部分相干HSG涡旋光束相干叠加和非相干叠加形成的合成相干涡旋在非Kolmogorov大气湍流中的动态演化进行了研究. 结果表明, 合成光束平均光强的演化过程与非Kolmogorov湍流的广义指数α, 源平面上叠加涡旋光束拓扑电荷的符号, 以及叠加方式有关. 合成相干涡旋在非Kolmogorov大气湍流中传输时会出现移动、产生和湮灭. 广义指数α, 拓扑电荷符号, 以及叠加方式都会影响其演化行为. 最后, 将本文所得结果与相关文献做了比较.     

一维激光阵列相干合束远场特性的研究

利用傅里叶光学方法,获得了相干合束远场光强的解析表达式,数值模拟和实验研究了一维锁相二极管激光阵列的相干合束远场特性。研究表明:随着参与合束的发光单元数目的增加,尖峰变锐;同相模的光能集中在更小的立体角内,使得相干合束的亮度增加;异相模的光束能量较为分散,其峰值光强有所降低。系统抖动引起远场峰值光强的降低,破坏了远场的对称性和光束质量。相干合束发光单元数目越多,系统抖动对远场的影响便可以忽略。     

Phase singularity annihilation of focused partially coherent beams

Expressions for focused Gaussian Schell-model (GSM) beams are derived and used to study the annihilation and subwavelength structures of phase singularities in the focal region, and to compare with the case of fully coherent Gaussian beams. It is found that the truncation parameter δ and normalized coherence length ε both affect the presence and spatial distribution of phase singularities in the focal plane. Additionally, during the creation and annihilation process the saddle point near the phase singularity does not disappear in the focal plane for GSM beams.     

部分相干涡旋光束在湍流大气中的传输特性

根据广义的惠更斯-菲涅耳原理,推导了部分相干涡旋光束在湍流介质中传输时光强分布情况的理论公式,详细研究了部分相干涡旋光束在湍流介质中的传输变化规律。研究结果表明,湍流介质的强弱,光源的相干性以及光束所带拓扑电荷数大小均会影响光束传输特性。     

Generalized Stokes parameters of stochastic spatially and spectrally partially coherent electromagnetic pulsed beams

The analytical expressions for the generalized (two-point) Stokes parameters of stochastic electromagnetic Gaussian Schell-model pulsed (GSMP) beams propagating in free space are obtained. The changes in the spectral Stokes parameters in free space propagation are studied. The dependence of on-axis and transverse spectral Stokes parameters of stochastic electromagnetic GSMP beams on the pulse parameters including pulse duration and temporal coherence length is stressed and illustrated numerically. The results are interpreted physically.     

聚焦部分相干涡旋光束的焦移

基于部分相干光的传输理论获得了部分相干涡旋光束被光阑透镜聚焦后的传输方程。基于这些方程研究了部分相干涡旋光束的焦移现象。研究结果表明,部分相干涡旋光束的焦移不仅依赖于菲涅耳数,而且依赖于光束的相干长度和涡旋光束的拓扑荷数。菲涅耳数越小,焦移量越大;部分相干涡旋光束的相干长度越小,焦移量越大;涡旋光束的拓扑荷数越大,焦移量越大。     

Coherence vortex evolution of partially coherent vortex beams in the focal region

Taking Gaussian Schell-model vortex beams as an example of partially coherent vortex beams, we study the evolution and subwavelength structures of coherence vortices in the focal region. The dependence of coherence vortices on the truncation parameter δ, the normalized coherence length ε and the topological charges m is illustrated numerically. It is found that during the evolution process the innermost m coherence vortices and the saddle points near the coherence vortices always remain in the focal plane.     

部分相干Airy光束及其传输的研究

利用高斯-谢尔模型的交叉谱密度公式和惠更斯衍射积分, 得到了部分相干Airy光束的表达式. 对不同相干度的部分相干Airy光束的无衍射和横向加速偏移的性质进行了理论分析并予以实验验证, 结果一致表明部分相干Airy光束也具有无衍射和横向加速度的特性, 而且相干度越低, 部分相干Airy光束的无衍射距离越短, 横向加速度越小. 关键词： 傅里叶光学 全息 部分相干 艾里光束     

Partially coherent vortex beams focused by an aperture lens with coma

We investigate the influence of the coma of the lens on the focusing of partially coherent vortex beams. On the basis of the generalized Huygens-Fresnel diffraction integral, the formula for the intensity distribution in the focal plane is derived. The numerically calculated results are given to show that the coma of the lens leads to the asymmetry of focused intensity distribution. The influence of coherence length on the focused intensity distribution is also investigated. It is found that the effect of coma is not obvious when the coherence length is small. Intensity profiles for three different values of the azimuthal angle are plotted to illustrate the effect of coma and the influence of coherence length.     

Experimental investigation on partially coherent higher-order non-diffractive beams

We experimentally study the generation of a partially coherent non-diffractive beam by focusing a partially coherent vortex beam with an axicon. The investigation results show that when the partially coherent vortex beam is focused by the axicon, the beam is transferred into a partially coherent higher-order non-diffractive beam. In the non-diffractive zone, the transverse intensity distribution of the partially coherent higher-order non-diffractive beam is invariant during propagation. In addition, the range of the non-diffractive zone is related to the coherence of the partially coherent vortex beam. The poorer the coherence of the partially coherent vortex beam, the shorter the range of the non-diffractive zone.     

Analytic design of an anamorphic optical system for generating anisotropic partially coherent Gaussian Schell-model beams

The analytic design of anamorphic optical system for transforming the coherent Gaussian beam of a He–Ne laser to a partially coherent Gaussian Schell-model beam with an anisotropic cross-section and an anisotropic degree of coherence is described. Design equations are formulated and some design examples are presented.     

对“部分相干高斯光束的M2因子及模系数”一文的评论

 指出了发表于《强激光与粒子束》刊2000年12卷6期由楚晓亮、张彬所写“部分相干高斯光束的M²因子及模系数”（简称楚文）一文中的错误并作了物理分析。首先，楚文没有什么新的结果，因为同样的方法和同样的结果可在《Opt.Lett.》1998年23卷13期和《Appl.Opt.》1999年38卷25期中查到。再者，在楚文中未对如何唯一确定束腰尺寸v₀和如何产生他们所提出与文献[2，3]（文献[3]发表于《IEEE J.Qua nt.Electron.》1999年35卷6期）不同的部分相干高斯光束作任何物理解释，甚至连“设束腰尺寸v₀已知”的话也未提及，因此从楚文会导致错误的结论。     

Effect of astigmatism on spectral switches of partially coherent beams

A detailed study of the spectrum of partially coherent beams diffracted at an astigmatic aperture lens is performed. Considerable attention is paid to the effect of astigmatism on spectral switches of polychromatic Gaussian Schell-model beams. It is shown that the spectral switch can also take place in the vicinity of intensity minimum in a geometrical focal plane for the astigmatic case, but the astigmatism of the lens and the spatial correlation of the beam affect the critical position u_c, spectral minimum S_{min}, and transition height Δ of spectral switches.     

部分相干厄米-高斯光束杨氏实验中的光强分布

将杨氏干涉实验作为双缝衍射现象处理,以部分相干厄米-高斯(H-G)光束为例,研究分析了多模部分相干光的杨氏双缝干涉光强和干涉条纹可见度的空间分布。数值计算说明,多模部分相干光束的空间相干参数、模阶数和缝遮拦比对衍射场中光强的空间分布(干涉花样)都有影响。当多模部分相干光的阶数为奇数时,轴上光强与光束的相干性会出现相消干涉;当多模部分相干光的阶数为偶数时,轴上光强与光束的相干性会出现相长干涉等。     

非傍轴部分相干厄米-高斯光束的相干和非相干合成

推导出二维非傍轴部分相干厄米-高斯（H-G）光束相干合成和非相干合成的交叉谱密度和光强的解析公式,并分析了一些特例. 合成光束的光强不仅决定于f参数,f_σ参数,离轴参数,合成光束的束数和阶数以及传输距离z,而且还决定于合成方式. 对部分相干光的相干合成和非相干合成概念做了物理诠释,其正确性为数值计算例证实. 关键词： 部分相干光的相干和非相干合成 非傍轴部分相干厄米-高斯（H-G）光束 自由空间中的传输方程     

非均匀部分相干光束在自由空间中的传输

本文介绍了非均匀部分相干光束的概念, 并用数值模拟的方法详细研究了其在自由空间传输后的变化. 研究结果表明, 经过自由空间传输后非均匀部分相干光束会发生不同于传统相干模型光束的显著变化. 这种变化和光束传输距离、光源空间相干度分布、光源光强分布密切相关. 经过传输后, 源平面自相干附近点的空间相干度发生突变, 在短距离传输过程中源平面高相干区域的空间相干度会降低, 接收面各点的空间相干曲线不再相同, 随着传输距离增加, 非均匀空间相干度会逐渐趋于均匀.