为了研究Airy涡旋光束通过负折射率介质(NIM)的传输动力学特性, 利用Collins公式推导出了Airy涡旋光束通过NIM的传输动力学方程, 并用该方程研究了Airy涡旋光束在NIM中的光强、涡旋、相位等传输特性。结果表明, 通过调节NIM的参数可实现对Airy 涡旋光束主峰位置、涡旋位置、主峰与涡旋的重叠位置和光强的控制。光束在NIM中的特性研究在光学显微操控和光学分选等领域具有潜在价值。
物理光学 艾里涡旋光束 负折射率介质 Collins公式 光强 传输特性 physical optics vortex Airy beams negative index medium Collins formula intensity propagation properties
为了研究艾里涡旋光束通过电磁感应透明（EIT）介质的传输特性，利用ABCD矩阵光学理论推导出了艾里涡旋光束通过EIT介质的传输解析表达式。利用该解析表达式研究了艾里涡旋光束通过EIT介质的传输特性。研究结果表明，在特殊的传输距离处，艾里光束的主峰被叠加在上面的涡旋彼此破坏；随着传输距离增加，被破坏的主峰逐渐恢复，涡旋又重新出现。此外，通过调控电磁感应透明介质的拉比频率就可以实现对艾里涡旋光束主峰位置和任意场点光强的控制。
艾里涡旋光束 电磁感应透明介质 矩阵光学 拉比频率 光强 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0126002
基于分步傅里叶法研究了饱和非线性介质中艾里光束与孤子的交互作用。仿真结果表明,单艾里光束与孤子作用时,可通过调节艾里光束与孤子的初始强度比、光束初始间隔及相位差控制交互作用后光波的传播模式。弱能量艾里光束与孤子碰撞后会形成峰值强度呈阻尼振荡的呼吸孤子,而同相位时,强能量艾里光束与孤子碰撞后会使呼吸孤子的峰值强度位置左移;反相位时,则会产生峰值强度不等且存在一定夹角的孤子对。双艾里光束与孤子作用时,可通过调节三光束间的初始间隔和相位差调整呼吸孤子的平均峰值强度,且艾里光束主瓣及旁瓣会随双艾里光束与孤子初始振幅比的增加发生能量脱落,此时呼吸孤子和孤子对共存。
非线性光学 艾里光束 孤子 交互作用 中国激光
2021, 48(13): 1308001
对基于变形镜(DM)生成的Airy光束进行了光束特性研究。采用Zernike多项式对立方相位进行分解,建立了由多个Zernike多项式线性组合的相位调谐模型,并对组合中的每一个Zernike多项式引入一个系数。模拟分析了不同Zernike多项式系数对Airy光束结构和光束质量的影响。利用69单元变形镜进行了Airy光束生成实验,测试分析了不同系数组合下的Airy光束强度分布,通过控制Zernike多项式系数实现了Airy光束特性的控制。
自适应光学 Airy光束 Zernike多项式 变形镜 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 152601
1 The Institute of Optics, University of Rochester, Rochester, NY 14627, USA
2 State Key Laboratory of Industrial Control Technology, College of Control Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 The Beijing Advanced Innovation Center for Imaging Technology, Capital Normal University, Beijing 100037, China
Frontiers of Optoelectronics
2019, 12(2): 117–147
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
圆对称艾里光是一种特殊的无衍射光束,因其具有突然自聚焦的独特特性,所以备受研究者关注。首先,介绍了圆对称艾里光的基本概念和特性,然后,说明如何获得产生圆对称艾里光的计算全息图和计算全息的实现方式。在实验中获得了光强分布与理论相符,自聚焦效应显著的圆对称艾里光束。相对于常用的傅里叶空间生成的圆对称艾里光,计算全息生成的艾里光具有灵活调控振幅分布的优势。
计算全息 圆对称艾里光束 自聚焦 computer-generated hologram circular Airy beams auto-focusing
从Smoluchowski方程和Nernst-Planck方程出发, 推导出负极化纳米悬浊液中有效折射率与光强呈e指数关系, 提出了利用Airy光束在负极化纳米悬浊液中诱导弯曲波导, 分析了所诱导的波导结构的波导尺寸。由于负极化纳米悬浮液的饱和非线性, 所诱导弯曲波导结构可以非常稳定。为了验证所提方法, 数值仿真模拟了不同Airy光束在负极化纳米悬浊液中诱导的弯曲波导, 讨论了波导性质与诱导光束和负极化纳米悬浊液参数之间的关系。结果表明, 通过控制入射Airy光束的传播行为, 综合考虑选取合适的诱导光束和负极化纳米悬浊液, 能够实现诱导不同尺寸的弯曲波导。研究结果为在介质中建立波导结构提供了一种新的途径, 所提方法在实际中有潜在的应用价值, 特别是在光束相干合成、光子集成、光学操纵等领域。
非线性光学 弯曲体波导 纳米悬浊液 Airy光束 激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101901
2湖南城市学院信息与电子工程学院, 湖南 益阳 413002
利用分步傅里叶方法,数值模拟了强非局域非线性介质中两种空间位置相反的Airy光束在不同振幅、截断系数和非局域程度条件下产生的脱落孤子演化。研究结果发现:当光束的振幅增大、截断系数减小和介质的非局域系数减小时,正Airy光束不但主峰能够产生脱落孤子,其旁瓣也能产生脱落孤子,从而导致孤子数目进一步增加。无论振幅、截断系数和非局域系数如何变化,反Airy光束只能在主峰处产生一个脱落孤子,其旁瓣都不能产生脱落孤子。通过调控Airy光束的振幅、截断系数和介质的非局域系数可控制脱落孤子的产生和数目。
非线性光学 Airy光束 强非局域 高非线性 演化 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041902
1 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
2 上海理工大学 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
3 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093)
以径向偏振圆对称Airy光束为例,基于Rayleigh-Sommerfeld矢量衍射理论,探讨了矢量圆对称Airy光束的传输特性。随着光束波长增大其自聚焦焦距减小,光束等效数值孔径增大。与傍轴理论计算结果比较后发现,当等效数值孔径大于0.09时,傍轴理论不再适用,因为此时傍轴理论低估了光波的衍射效应和矢量性。
圆对称艾里光束 自聚焦 径向偏振 circular Airy beams self-focusing radial polarization
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
具有自聚焦性的阵列艾里光束的光束强度较强,光束密度较大,对大气湍流和大气散射的抑制优势明显,可在接收端接收到较强的光信号,提高大气激光通信质量。将多个可产生艾里光束的立方相位膜片进行有序排列可生成多相位膜片,利用多相位膜片可产生具有自聚焦性的阵列艾里光束。仿真和实验说明了阵列艾里光束的自聚焦过程及光斑尺寸对其自聚焦性能的影响。结果表明,基于多相位膜片产生的阵列艾里光束具有自聚焦性,且其自聚焦的聚焦位置随光斑尺寸的变大而变大。因此,通过控制阵列中每个艾里光束的光斑尺寸,可有效控制艾里光束的自聚焦位置。
大气光学 自聚焦 艾里光束 多相位膜片 光束密度
