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中国激光 2016年第6期43卷 153-159页

作者：李新忠台玉萍李贺贺王静鸽聂兆刚汤洁王辉尹传磊河南科技大学物理工程学院河南洛阳471023 河南科技大学化工与制药学院河南洛阳471023 新加坡南洋理工大学数学物理学院新加坡637371 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119

利用矢量波分析法对分数阶高阶贝塞尔涡旋光束(FBV)的电矢量特性进行了研究。在紧聚焦和非紧聚焦条件下,研究了拓扑荷(TCs)增量为0.1阶、拓扑荷从2.1增到3的过程中,Ex、Ey、Ez三个电场分量强度图的变化情况。进而对比分析了TCs值为整数... 详细信息

利用矢量波分析法对分数阶高阶贝塞尔涡旋光束(FBV)的电矢量特性进行了研究。在紧聚焦和非紧聚焦条件下,研究了拓扑荷(TCs)增量为0.1阶、拓扑荷从2.1增到3的过程中,Ex、Ey、Ez三个电场分量强度图的变化情况。进而对比分析了TCs值为整数阶和半整数阶FBV光束在由紧聚焦向非紧聚焦过渡过程中Ex分量强度的变化情况。数值模拟结果表明,紧聚焦和非紧聚焦情况下,三个分量的电场强度分布差异较大,其亮环圆对称性均遭到破坏;非紧聚焦情况下,Ex分量的圆对称性增强,而Ey、Ez分量与紧聚焦条件下的光强分布基本相同;在由紧聚焦向非紧聚焦过渡过程中,Ex分量整数阶TCs光束亮环圆对称性逐渐增强,而半整数阶TCs光束亮环结构基本不变,仅存在缩放关系。

关键词：激光光学奇异光学贝塞尔涡旋光束矢量波紧聚焦光束

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基于纯相位空间光调制器和棋盘相格法制备高阶贝塞尔涡旋光束

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光学学报 2022年第10期42卷 1-7页

作者：李瑞健任元刘通王琛孙汝生航天工程大学宇航科学与技术系北京101416 航天工程大学基础部北京101416

当前,较为常用的光场复振幅调制方法主要是通过衍射效应来实现的,这造成了能量利用效率普遍较低,为此基于纯相位空间光调制器(SLM)和棋盘相格法在衍射零级实现了高阶贝塞尔涡旋光束的制备。首先,介绍了奈奎斯特光栅和棋盘相格法的基本原... 详细信息

当前,较为常用的光场复振幅调制方法主要是通过衍射效应来实现的,这造成了能量利用效率普遍较低,为此基于纯相位空间光调制器(SLM)和棋盘相格法在衍射零级实现了高阶贝塞尔涡旋光束的制备。首先,介绍了奈奎斯特光栅和棋盘相格法的基本原理,推导了在衍射零级制备贝塞尔涡旋光束的复振幅调制方法并编码了相应的全息图,分别模拟了通过该方法生成的低阶和高阶贝塞尔涡旋光束的光场分布。其次,基于纯相位SLM搭建了相应的实验光路,分别制备了低阶和高阶贝塞尔涡旋光束。最后,讨论了本文方法的优点和不足。实验结果表明,本文方法制备的高阶贝塞尔涡旋光束的模式纯度虽然不及衍射一级,但却可以将衍射效率提升约4.5倍。

关键词：衍射纯相位空间光调制器棋盘相格法贝塞尔涡旋光束全息图大拓扑荷数

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贝塞尔涡旋光束经水下气泡幕传输衰减特性研究

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渭南师范学院学报 2024年第11期39卷 88-94页

作者：董康军程明建张修兴雷前召渭南师范学院物理与电气工程学院陕西渭南714099 X射线成像与检测陕西省高校工程研究中心陕西渭南714099 西安电子科技大学物理学院西安710071

利用涡旋光束与水下气泡的相互作用,可以实现对水下航行体的快速、准确探测和跟踪,基于贝塞尔涡旋光束经过球形粒子散射Mie理论,并通过等效折射率的方法,研究了贝塞尔涡旋光束与微小气泡的相互作用规律。在考虑洁净水的吸收、散射作用... 详细信息

利用涡旋光束与水下气泡的相互作用,可以实现对水下航行体的快速、准确探测和跟踪,基于贝塞尔涡旋光束经过球形粒子散射Mie理论,并通过等效折射率的方法,研究了贝塞尔涡旋光束与微小气泡的相互作用规律。在考虑洁净水的吸收、散射作用以及水下气泡散射作用的基础上,分析了不同光源参数下贝塞尔涡旋光束在水下气泡环境中的传输功率衰减。

关键词：贝塞尔涡旋光束气泡幕折射率散射传输衰减

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涡旋电磁波在分层介质中传播特性的研究

涡旋电磁波在分层介质中传播特性的研究

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作者：张建电子科技大学

学位级别：硕士

涡旋电磁波因其携带的轨道角动量和螺旋相位波前而以一种新的复用方式出现,可从根源上解决复用通信中速率和信道容量问题。另一方面,电磁波在地质勘探、石油探测、卫星通信、光学元件设计等诸多领域中经常会跨越不同媒质传播。因此,本... 详细信息

涡旋电磁波因其携带的轨道角动量和螺旋相位波前而以一种新的复用方式出现,可从根源上解决复用通信中速率和信道容量问题。另一方面,电磁波在地质勘探、石油探测、卫星通信、光学元件设计等诸多领域中经常会跨越不同媒质传播。因此,本文研究涡旋电磁波在分层介质中的传播特性是非常有意义的。首先,贝塞尔涡旋光束作为一种体波,是由一系列平面波叠加构成,通过矢量角谱理论和傅里叶变换得到了贝塞尔涡旋光束电磁场的角谱形式。经过算例验证,证明了本文中基于角谱理论的矢量贝塞尔涡旋光束的准确性。其次,根据平面波在分层介质中的反射和透射理论,利用广义反射和透射系数法得到了斜入射到分层介质时贝塞尔涡旋反射和透射光束电磁场的角谱表达式。在此基础上,数值模拟了x线性极化贝塞尔涡旋光束斜入射到含SiO2、A12O3、Ti2O3不均匀介质板的反射和透射。结果表明,透射贝塞尔涡旋光束与入射光束相比,总电场强度稍微有所减小,且从圆对称形状变成了椭圆对称形状,电场轮廓也发生了明显的偏移。反射贝塞尔涡旋光束的电场则发生了严重的畸变和偏移。然后,从张量的本构参数出发,基于广义传播矩阵法推导了贝塞尔涡旋光束斜入射时单轴各向异性单层介质和多层介质的反射和透射系数,通过自耦和互耦的反射、透射系数的线性组合得到了 TE波和TM波的总反射和透射系数。在此基础上,数值模拟了x线性极化贝塞尔涡旋光束分别通过方解石板和含方解石板、石英、冰构成的各向异性介质的反射和透射。结果表明,透射贝塞尔涡旋光束,与入射光束相比仍然保持与原来相似的轮廓。贝塞尔涡旋光束在三层介质中发生更多次的反射与透射,所以反射贝塞尔涡旋光束发生的畸变程度比单层的更严重。最后,给出了贝塞尔涡旋光束从分层介质中向无限大空间传播的电磁特性。为了便于匹配切向分量连续的边界条件,通过分解哈密顿算符推导出贝塞尔涡旋光束电磁场的横向和纵向场分量。接着利用分离变量法和求解贝塞尔涡旋光束所在分层介质中满足的有源波动方程,推导得到每层区域含波幅度的电磁场表达式。在此基础上,数值计算了贝塞尔涡旋光束在浅海中跨海-空界面的传播。结果表明,贝塞尔涡旋光束在空气中产生的电磁场呈轴对称分布,电场z分量和φ分量的幅度远大于磁场z分量和φ分量的幅度。而且电场φ分量的幅度在中心环上比较突出,随距中心环的距离增加而剧烈衰减。

关键词：贝塞尔涡旋光束角谱理论分层介质传播矩阵法

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