等价光学谐振腔的特性分析

本文同时采用矩阵光学理论及衍射积分理论，详细地分析了在稳定腔及非稳腔情况下，一般多元件谐振腔的等价腔的特性，得到了一些重要结果，并对这些结果进行了细致的讨论．     

产生空心高斯光束的改进型菲涅耳波带片

空心高斯光束是一种不携带轨道角动量的空心光束,它的暗斑尺寸较小,函数公式简单,在原子引导、粒子操控、光通信等领域具有潜在应用价值。近年来,关于波带片的研究不断深入,通过使用等效光瞳函数理论,说明了波带片的焦平面复振幅分布函数正比于其等效光瞳函数的傅里叶-贝塞尔变换,可以通过此关系设计产生空心高斯光束的波带片。作为一个应用,分别计算了用来产生一阶、三阶、六阶空心高斯光束的波带片的等效光瞳函数,据此设计了这三个波带片的结构参数,并研究了改变波长和焦距对波带片结构参数和暗斑尺寸的影响。基于瑞利-索末菲衍射积分对这三个改进型菲涅耳波带片的焦平面光场进行仿真模拟,仿真结果与预期相符,验证了使用等效光瞳函数法设计波带片的可靠性和精确性。     

用于中红外波深度亚波长传输的石墨烯间隙等离激元波导

提出一种由石墨烯包裹的纳米线和石墨烯层构成的石墨烯间隙波导结构,并采用有限元方法对基模传输特性及其与结构参数、材料参数等的关系进行了详细研究。结果表明:纳米线半径、间隙距离、纳米线介电常数和石墨烯化学势均对模式传输特性有很大影响。通过优化参数,这种结构可以同时实现石墨烯等离激元的长距离传输和模场的深度亚波长约束。采用石墨烯等离激元实现中红外波的深亚波长传输为突破衍射极限光子器件的设计及高密度集成提供了理论基础和指导。     

傍轴光束在自由空间中传输的不变积分和统计行为方程

利用Hermite-Gauss展开方法和Fock态表象方法,研究了任意傍轴光束在自由空间中传输的统计行为,指出任意傍轴光束均可被等效为Gauss光束,由此导出了任意傍轴光束传输过程统计行为的统计方程组,并得到了与之传输统计行为等效的Gauss光束的传输参数,同时分析了准远场傍轴光束的传输行为。定义了广义Hermite-Gauss光束。     

周期性谐振腔的稳定性

详细分析了一般周期性谐振腔的稳定性，发现对一每周期合ｍ根激光棒的Ｎ周期谐振腔，共存在ｍ个稳定区，并在每一稳定区内存在（Ｎ—１）个奇异点，在这些奇异点处，谐振腔处于介稳状态，对失周期性很敏感；另外，还讨论了周期性谐振腔的热稳条件问题。     

光束截面角动量的轴向分量是守恒量

证明了对于在真空中稳态传输的光束来说，其光束截面角动量的轴向分量、角动量平方的轴向分量都是与ｚ无关的守恒量；此外还把这一结果推广到傍轴旋对称ＡＢＣＤ光学系统；并对一些与角动量有关的问题进行了讨论。     

傍轴黎曼几何光学·Ⅰ理论

利用微分几何方法研究光束传输。从三维黎曼流形的曲率出发，构造了一个复空间。它的流线能兼容几何光学与波动光学的信息。     

傍轴光束在自由空间中传输的几何行为研究

通过引入一个空间变换复数曲率ρ_s构造了一个复数空间(Riemann空间),利用它与光束的波面曲率ρ_w相耦合所得的新的复数曲率ρ_c,研究了Gauss光束在Riemann空间中的传输情况,结果表明,自由空间中传输的Gauss光束在Riemann空间中按直线传输。该结果推广到任意傍轴光束传输时也成立。     

傍轴黎曼几何光学．──Ⅱ．应用基础

利用微分几何方法研究光束传输。从黎曼三维流形的曲率出发，构造了一个复空间．它的流线能兼容几何光学与波动光学的信息。列举了复空间应用于光束传输的一些例子。