光子学报
2022, 51(12): 1214001
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
安徽理工大学力学与光电物理学院，安徽 淮南 232001
近年来，携带扭曲相位的部分相干光束因其独特的性质受到广泛关注。引入一种同时携带扭曲相位和具有特殊空间关联结构的部分相干矢量光束，即径向偏振扭曲矩形多高斯-谢尔模光束，推导了该光束通过ABCD光学系统后的交叉光谱密度矩阵元解析表达式，并研究了它的归一化光强分布、光谱相干度和光谱偏振度的演化特性。研究结果表明，当无扭曲相位时，径向偏振矩形多高斯-谢尔模光束的光强由源平面的空心圆环轮廓逐渐演变成矩形平顶轮廓。相较而言，径向偏振扭曲矩形多高斯-谢尔模光束所携带的扭曲相位不仅会引起光束光斑的旋转，还会引起传播过程中光束的相干度和偏振度的一系列变化。该研究结果为扭曲相位实现新型矢量结构光束的调控提供一定的理论指导，在光束整形、光学微操纵和自由空间光通信等领域有着潜在的应用。
相干光学与统计光学 部分相干光束 径向偏振 扭曲相位 传输特性 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1103001
强激光与粒子束
2021, 33(8): 081006
1 安徽师范大学物理与电子信息学院, 安徽 芜湖 241002
2 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
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 安徽理工大学力学与光电物理学院, 安徽 淮南 232001
光束在大气湍流中传输时, 可通过调节部分相干光束的空间关联结构实现传输性质的调控。在总结特殊关联部分相干光束大气湍流传输相关基本理论的基础上, 分别介绍了特殊关联部分相干光束的产生方法以及空间关联结构的测量方法, 讨论了特殊关联部分相干光束在大气中传输所产生的物理效应, 对于激光大气传输有一定的参考价值。
大气光学 特殊关联部分相干光束 空间关联结构 传输特性 atmospheric optics partially coherent beam with special correlation f spatial correlation structure propagation properties
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，厦门 福建 361021
本文采用分步相位屏方法来仿真椭圆涡旋光束在海洋中的实际传输情况，并对椭圆涡旋光束在海洋湍流中的传输光强和闪烁因子进行了仿真。研究发现，椭圆涡旋光束在海洋传输过程中，光斑会发生明显的旋转，同时光斑会产生暗核且暗核个数与光束的拓扑荷数相等。一个拓扑荷数为m的相位奇点会分裂成m个拓扑荷数为1的相位奇点，并且海洋湍流越强，光斑受到的干扰越严重。研究还发现，在较弱的海洋湍流中，随着传输距离的增加，椭圆涡旋光束的闪烁因子会低于高斯光束和涡旋光束的闪烁因子，而且在远距离处拓扑荷数越大闪烁因子降低越明显，同时也发现，传播一段距离后涡旋光束的闪烁因子会低于高斯光束的闪烁因子。在较强湍流中，椭圆涡旋光束的闪烁因子会交叠在一起。对于不同强度的海洋湍流，随着均方温度耗散率的增大，椭圆涡旋光束的轴上点闪烁因子也增大。在同一传输距离处，束腰宽度越小的椭圆涡旋光束闪烁因子越小。
闪烁因子 数值模拟 椭圆涡旋光束 海洋湍流 传输特性 scintillation index the numerical simulation elliptical vortex beam oceanic turbulence propagation properties
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
1 中国农业大学信息与电气工程学院, 北京 100083
2 教育部现代精细农业系统集成研究重点实验室, 北京 100083
3 食品质量与安全北京实验室, 北京 100083
基于光子在生物组织中的辐射传输理论以及Feng模型, 应用频域近红外光谱法研究生物组织中异质体位置的变化, 对出射光的光强和相位变化的影响及规律。 设计了一仿真实验, 用牛奶代替强散射性质的生物组织, 并在牛奶中放置一个高度可控的具有一定吸收系数和散射系数的小球。 移动小球在牛奶中的高度, 检测出射光的交流幅度AC、 直流光强DC和相位延迟Phase的值, 绘制小球位于不同深度时AC, DC和Phase的曲线, 并探讨其变化规律。 结果表明, 随着小球在牛奶中深度的变化, 光强AC, DC和相位Phase呈现一定的相关性; 随着光源和检测器之间距离的增加, 检测到的光强和相位曲线的波谷点均向右偏移; 当小球偏离光源和检测器越远, 对检测到的光强和相位的影响越小。 验证了光子在生物组织中的传输规律, 为用频域近红外光谱法进行组织光学参数的检测及组织中异质体位置的定位奠定了基础。
频域近红外光谱法 生物组织 光子传输特性 相位 Frequency-domain near-infrared spectroscopy Biological tissue Photon propagation properties Phase 光谱学与光谱分析
2017, 37(4): 1074
1 云南大学 物理与天文学院, 云南 昆明 650091
2 云南省粒子天体物理重点实验室, 云南 昆明 650091
艾里光束是一种新型无衍射光束，解决了激光在传播过程中的衍射效应。基于艾里变换技术，介绍一种可以通过椭圆平顶高斯光束产生的新型艾里光束，即可调谐艾里光束。通过理论计算，可以看出调节椭圆平顶高斯光束的束宽比可获得单尾艾里光束，同时，可调谐艾里光束的尾长可以通过调节入射椭圆平顶高斯光束的阶数来控制。通过研究，当束宽比p=1时，艾里光束的加速方向沿x轴45°方向; p=1/2时，加速方向沿x轴31°方向，p=1/3时，加速方向为沿x正方向，可见调节束宽比p的大小可以改变艾里光束的加速方向。
艾里光束 艾里变换 平顶高斯光束 传播特性 Airy beam Airy transform flat-topped Gaussian beam propagation properties
山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
本文设计了一种内壁涂覆单层石墨烯的双椭圆形中空表面等离子波导,采用有限元的方法对其传输特性进行了研究。结果表明,椭圆之间的距离和半短轴的长度增大时,有效折射率的实部减小,传输距离增大,模式面积减小;圆化半径增大时,有效折射率的实部增大,传输距离减小,模式面积增大;工作频率增大时,有效折射率的实部减小,传输距离减小,模式面积减小;温度升高时,有效折射率先增大后减小,传输距离减小,模式面积减小。本文的工作为研究基于石墨烯的波导器件提供了理论依据。
表面光学 传输特性 表面等离子体 石墨烯 optics at surfaces propagation properties surface plasmonic graphene
