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《厄米_高斯光束合成任意階矢量光束_辛璟燾》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、中國科學:物理學力學天文學2012年第42卷第10期:1017–1021《中國科學》雜志社SCIENTIASINICAPhysica,Mechanica&Astronomicaphys.scichina.comSCIENCECHINAPRESS論文厄米-高斯光束合成任意階矢量光束*辛璟燾,高春清,李辰北京理工大學光電學院,光電子研究所,北京100081*聯(lián)系人,E-mail:gao@bit.edu.cn收稿日期:2012-04-27;接受日期:2012-06-19;網(wǎng)絡出版日期:2012-09-05國家自然科學基金資助項目(批準號:60778002)摘要提出了用一組經(jīng)過偏振態(tài)調(diào)制厄米-高斯
2、光束合成任意階矢量光束的新方法,這組光束的偏振態(tài)方向依次差?/2,合成的矢量光束的強度分布和拉蓋爾-高斯光束相同.根據(jù)合成方法的數(shù)學模型進行了數(shù)值仿真,進一步證實了合成方案是正確的.這一方法提供了用相干合成方法生成高階矢量光束的新途徑.關鍵詞厄米-高斯光束,拉蓋爾-高斯光束,矢量光束,合成PACS:42.25.Ja,42.60.Jf,42.25.Kbdoi:10.1360/132012-417一些光束在光場上的一點或者沿一條直線上將偏振光.由于徑向偏振光束具有獨特的偏振分布特[1]出現(xiàn)奇點,這些奇點區(qū)域的強度、相位或者是偏振方性和聚焦特性,在金屬切割、表面等離子體的共振[2][3]向是無法
3、確定的(或者發(fā)生了突然變化).螺旋光束激發(fā)、帶電粒子加速等方面具有重要的應用前景.(拉蓋爾-高斯光束和貝塞爾-高斯光束)就是一類帶有此外人們發(fā)現(xiàn),高階的矢量光束在光學捕捉和光通奇點的光束,其相位在光束中心是無法確定的,光強信領域具有潛在應用價值.但是生成高階矢量光束仍在截面上是環(huán)狀分布.另一類帶有奇點的光束是矢有一定的挑戰(zhàn)性.人們已經(jīng)用液晶器件將線偏振的[4]量光束(一些文獻稱其為偏振渦旋、柱矢量光束、矢高斯光束轉(zhuǎn)化為矢量光束,另外也可以在激光腔內(nèi)[5]量偏振光束),其偏振態(tài)在中心是無法確定的,光強直接產(chǎn)生高階矢量光束.實驗室中常用相干合成技[6–8]在截面上也是環(huán)狀分布的.矢量光束在橫截
4、面上的術將特定模式的激光束合成矢量光束.比如,可偏振方向可用瓊斯矢量來描述:將攜帶相反角量子數(shù)的一束左旋和一束右旋的螺旋??cos(p????)光束合成任意階矢量光束.0J()????,(1)p??sin(p????0)???cosp?11iipp??1???1?E??????ee???.(2)p其中p是整數(shù),也被稱為矢量光束的階數(shù)(拓撲荷數(shù)),???sinp?22??ii?????是方位角.??是????時的初始偏振方向.當p=0時,除了用螺旋光束合成矢量光束外,厄米-高斯光[9,10]表示線性偏振光.當p=1時,表示徑向偏振光或角向束也可用于合成一階矢量光束,但是還沒有用其引用格式:辛
5、璟燾,高春清,李辰.厄米-高斯光束合成任意階矢量光束.中國科學:物理學力學天文學,2012,42:1017–1021XinJT,GaoCQ,LiC.CombinationofHermit-Gaussianbeamstoarbiteryordervectorbeams(inChinese).SciSin-PhysMechAstron,2012,42:1017–1021,doi:10.1360/132012-417辛璟燾等:厄米-高斯光束合成任意階矢量光束合成高階矢量光束的報道.在本文中,基于用一組經(jīng)??z??arctan?zzR?.過相位調(diào)制的厄米-高斯光束合成拉蓋爾-高斯光束lHn(x)是
6、n階厄米多項式,Lp()x是締合拉蓋爾多項式,[11]的原理,我們提出了將一組經(jīng)過偏振態(tài)調(diào)制的厄k是波數(shù),ZR是光束的瑞利長度.我們引入N=m+n作米-高斯光束合成任意階矢量光束的方法,合成矢量為模式的階數(shù),并將振幅進行歸一化處理:光束的強度分布與同階次的拉蓋爾-高斯光束相同.12這是首次用厄米-高斯光束合成大于一階的矢量光束CHG?????22,?N2(7)nm???mn!!的報道.12LG??2Cp???.(8)pl1合成方法的數(shù)學描述???mn!!我們用厄米-高斯光束合成矢量光束的數(shù)學表達式由于我們的合成方法借鑒了拉蓋爾-高斯光束可sT(3)式類似,將i替換成瓊斯矢量[cos(?s/
7、2)sin(?s/2)],以分解成一組厄米-高斯光束的原理.所以我們首先經(jīng)過替換后的光場可以表示為要介紹拉蓋爾-高斯模式和厄米-高斯模式之間的關??Ex系.理論上已經(jīng)證明,拉蓋爾-高斯光束可表示為一組umn?xyz,,????E[11]??y厄米-高斯光束的疊加:N??cos(?s2)NHGuLG?xyz,,???isamnsu?,,?HG?xyz,,,?(3)??amnsE?,,?Nss?,?xyz,,???.(9)p
