Author Affiliations
Abstract
1 School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 National Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The self-focusing phenomenon of partially coherent beams (PCBs) was simulated using the complex screen method combined with the split-step Fourier method to solve the nonlinear Schrödinger equation. Considering the propagation of Gaussian Schell-model beams in a nonlinear medium as an example, the suppression effects of intensity, propagation distance, and spatial coherence on small-scale self-focusing were demonstrated. Simulations of overall and small-scale self-focusing using this method were compared with the existing literature to demonstrate the validity of the method. This method can numerically analyze the degree of self-focusing in PCBs and advance the study of their nonlinearity.
partially coherent beams self-focusing nonlinearity complex screen method Gaussian Schell-model Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 071901
1 广东技术师范学院光电工程学院, 广东 广州 510665
2 苏州大学物理与光电·能源学部苏州纳米科技协同创新中心, 江苏 苏州 215006;
基于部分相干光束的角谱表述和稳相法,研究了非传统空间关联结构对非傍轴部分相干光束的远场光强和发散角特性的影响,推导了非傍轴贝塞尔-高斯谢尔模(BGSM)光束经圆形光阑衍射后在远场的光强和发散角的解析表达式,利用该表达式数值计算了非傍轴BGSM光束的远场光强和发散角特性。结果表明,非傍轴BGSM光束与非傍轴高斯-谢尔模光束的远场光强及发散角特性不同,并且与光束在光源平面的空间关联结构、束腰半径、相干长度以及光阑半径密切相关。因此,调控光束的空间关联结构可以调控非傍轴部分相干光束的远场传输特性。
衍射 部分相干光束 空间关联结构 非傍轴 远场特性 光学学报
2017, 37(11): 1105002
华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室， 福建 厦门 361021
利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式得到了带球差的部分相干光束在海洋湍流中传输的光强表达式,通过数值计算研究了带球差的部分相干光束在海洋湍流中传输的光强特性。研究表明：均方温度耗散率χT较大、单位质量液体中的湍流动能的耗散率ε较小或者温度和盐度波动的相对强度w较大时，海洋湍流对光束的扩展影响较大；χT较小、ε较大或者w较小时，海洋湍流对光束的扩展影响较小；光束的相干长度越小，或者球差越大，光束越扩散。光束在海洋中传输时，球差参数对光束扩散的影响明显小于海洋参数对光束扩散的影响。
海洋光学 传输 带球差的部分相干光束 海洋湍流 光强 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 110103
华侨大学 信息科学与工程学院 福建省光传输与变换重点实验室，福建 厦门 361021
基于广义惠更斯-菲涅耳原理和交叉谱密度函数，对高斯型非均匀关联的部分相干光束在大气湍流中的传输特性进行了研究.结果表明，部分相干光的相干度的变化和源平面的高斯调制半宽、传输距离等有着密切关系.在传输过程中，初始平面相干度分布存在突变，在传输过程中消失；光束中两点的相干度随着传输距离的增加先增大后减小，并且相干度的分布由非均匀分布变成均匀分布.这种非均匀关联的部分相干光束在激光通信领域具有广阔的应用前景.
相干性 非均匀关联 部分相干光 大气湍流 传输特性 Coherence Non-uniformly correlated Partially coherent beams Turbulence atmosphere Propagation properties
华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
实验测量了不同空间相干度的部分相干光在实际大气湍流中传输的闪烁指数。结果表明: 随着入射光空间相干度的降低，闪烁随光传输距离增长而增加的趋势变得缓慢，甚至出现减小的情况。此外，与完全相干光的闪烁指数随着径向距离的增加而增加不同，部分相干光的闪烁指数沿着光斑径向距离的增加不一定增加，而有可能出现降低。相干度越低，该效应越明显。
部分相干光 高斯谢尔模光束 光传输 闪烁指数 大气湍流 partially coherent beams Gaussian Schell-model beams optical propagation scintillation index atmospheric turbulence 强激光与粒子束
2014, 26(9): 091012
1 三明学院物理与机电工程学院, 福建 三明 365004
2 华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
基于van Cittert-Zernike定理，从理论上计算出大功率单色发光二极管(LED)辐出光，在空间中传输后的空间相干性分布。计算结果表明，自发辐射的LED光源其辐射光在空间中传输后，由非相干光变为部分相干光，且其空间相干性与LED芯片的结构有关。实验上采用双缝干涉对LED辐射光的空间相干性进行测量，由干涉条纹的可见度与两点间的相干度之间的关系得出，非相干LED光源的辐射光在传输后为部分相干光。而采用间隔可调的双缝干涉测量两点间的相干度后发现，LED的芯片发光区域决定了其辐射光在传输中的空间相干性分布。理论计算的空间相干性分布与实验测量结果基本吻合。
发光二极管 空间相干性 部分相干光 芯片结构
陇东学院物理与电子工程学院,甘肃 庆阳 745000
运用广义惠更斯菲涅耳原理,详细研究了部分相干涡旋光束在湍流介质中的远场传输规律。研究表明,部分相干涡旋光束的光谱相干度及光强分布与光束的拓扑电荷数、空间相对相干长度及湍流介质的折射率结构常数等因素有关。在湍流介质中,光谱相干度存在相位奇点,并且随着空间相对相干长度的增大,相干涡旋逐渐演化为强度涡旋,而湍流介质的强弱对部分相干涡旋光束的影响则相反,随着湍流介质的折射率常数的增大,强度涡旋逐渐演化为相干涡旋。
物理光学 相干涡旋 部分相干光束 大气湍流 光谱相干度
华侨大学电子科学与技术系, 福建 泉州 362021
基于部分相干光的传输方程,研究了光强为高斯分布、空间相干度函数为零阶贝塞耳函数的部分相干光束的聚焦特性。研究结果表明,在几何焦点附近的光强分布不仅依赖于入射的部分相干光束的光强分布,而且还依赖于部分相干光束的空间相干度。当空间相干长度、焦距等参数取某些特定值时几何焦点附近的光强分布将出现平顶光束的分布形式；另外,当空间相干长度取值改变时几何焦点附近的光强分布将出现局域空心光束的分布形式。基于此,可以通过改变部分相干光束的空间相干度来实现对几何焦点附近光强分布的控制,从而获得需要的光强分布。
物理光学 平顶光束 局域空心光束 部分相干光 聚焦
1 浙江大学物理系光学研究所, 杭州 310028
2 浙江教育学院物理系, 杭州 310012
运用张量方法引入了描写一般部分相干非轴对称高斯-谢尔模(GSM)光束的4×4阶部分相干复曲率张量Μ-1导出了适用于部分相干光传输的张量ABCD定律,利用此定律研究分析了髙斯-谢尔模经过薄透镜的聚焦 特性。研究表明, 聚焦后光斑的大小以及聚焦点位置与部分相干光的横向相干宽度σ2g, 波前曲率等参数有关。部分相干非轴对称高斯-谢尔模光束的聚焦特性还跟扭曲因子密切相关。
部分相干光 张量ABCD定律 聚焦特性
给出部分相干光通过硬边光阑后的强度二阶矩的计算公式,由此可得到部分相干光通过硬边光阑后的推广光束传输M2因子.以部分相干高斯谢尔模型光束为例,推导出相应的M2因子,并作了数值计算和分析讨论.
部分相干光束 推广M2因子 硬边光阑 高斯谢尔模型(GSM)光束
