1 洛阳师范学院物理与电子信息学院，河南 洛阳 471934
2 河南省电磁变换与探测重点实验室，河南 洛阳 471934
采用非稳态光场的相干理论和广义惠更斯-菲涅耳衍射积分相结合的方法，研究了时空相干涡旋（STCV）在色散介质传输中的演化行为。推导出了具有STCV的部分相干脉冲光束在传输距离z处的互相干函数表达式，并获得了STCV的数学物理描述。研究表明：STCV在熔融石英介质传输中出现了相干开关现象，脉冲光源的空间相干宽度和时间相干长度可以作为相干开关的控制参数以实现对STCV信息的传递控制；相干开关的区域大小与传输距离密切相关，当传输距离较近时，相干开关的区域较大，而当传输距离较远时，相干开关的区域较小。此外，设计了基于相干开关的光通信模型。
物理光学 光学涡旋 相干性 开关 脉冲 光学学报
2022, 42(20): 2026004
1 中北大学 理学院，太原03005
2 洛阳师范学院 河南省电磁变换与探测重点实验室，河南洛阳471934
以广义惠更斯-菲涅耳原理为基础，利用推导的部分相干圆刃型位错光束在小鼠真皮组织传输中的交叉谱密度函数解析表达式，研究了光束初始参量（光束波长λ和圆刃型位错数目n）和传输距离z对光束归一化光强分布、相位演化和传输轨迹的影响。结果表明，位错数为n的部分相干圆刃型位错光束，源平面内中心光强最大，两侧对称分布着2n个次峰。随传输距离增加，光强分布由多峰状逐渐演化为单峰状，波长越长，n值越小，光强分布演化越快。位错数目越多，光束稳定性越好。源平面内n个圆刃型位错最内侧的环半径随位错数目增加而减小。受到生物组织湍流诱导和衍射效应的综合作用，自传输开始，圆刃型位错分裂为n对拓扑荷分别为“+1”和“-1”的相干涡旋。随传输距离增加，又新生n对拓扑荷为“+1”和“-1”的相干涡旋。波长越长，n值越大，光束相位演化越快，相干涡旋的位置分布由分散趋于集中，最终全部湮灭。相干涡旋对间距越小，湮灭越早。波长越长，位错数目越多，起始相干涡旋对越早开始湮灭，全部湮灭的传输距离越长；波长越短，位错数目越多，新生相干涡旋对越早开始湮灭，全部湮灭经历的传输距离越长。
相位演化 生物组织 光强分布 传输轨迹 圆刃型位错光束 Phase evolution Biological tissue Intensity distribution Propagation trajectory Circle edge distortion beam
洛阳师范学院物理与电子信息学院, 洛阳 河南 471022
根据一级波恩近似和非稳态场的散射理论，研究分析了部分相干光脉冲经各向异性介质散射的光谱和相干特性。通过数值计算给出了介质参数和脉冲参数对各向异性介质散射场光谱密度和光谱相干度的影响。结果表明，与各向同性介质散射场的光谱密度和光谱相干度分布都具有轴对称性分布相比，各向异性介质散射场的光谱密度和光谱相干度分布都不对称。最后对所得主要结果进行了物理解释。
相干光学 散射 一级玻恩近似 部分相干光脉冲 光谱密度 光谱相干度
1 洛阳师范学院 物理与电子信息学院, 河南 洛阳 471022
2 濮阳职业技术学院 机电工程系， 河南 濮阳 457000
利用矢量瑞利-索末菲衍射积分公式，推导出了非傍轴部分空间相干部分光谱相干双曲余弦-高斯(ChG)脉冲电磁光束在自由空间传输时交叉谱密度矩阵的远场解析公式，并用来表示脉冲电磁光束的光谱密度(光强)和偏振度。结果表明，对非傍轴远场部分空间相干部分光谱相干ChG脉冲电磁光束，其非傍轴性主要由参数f, fαα决定，而离心参数、脉冲宽度和时间相干长度影响其非傍轴行为。非傍轴部分空间相干部分光谱相干高斯-谢尔模型脉冲电磁光束的远场传输可作为特例处理。
非傍轴双曲余弦-高斯脉冲电磁光束 离心参数 脉冲宽度 时间相干长度 nonparaxial electromagnetic coshk-Gaussian pulsed decentered parameter pulse duration temporal coherence length
洛阳师范学院物理与电子信息学院， 河南 洛阳 471022
基于非稳态场的相干理论，推导了部分空间相干部分光谱相干双曲余弦高斯脉冲电磁光束在自由空间传输时交叉谱密度矩阵的解析公式。结果表明，双曲余弦高斯脉冲电磁光束的光谱密度、偏振度和相干度与离心参数、光束的空间相关长度、时间相干长度和场点位置等因素有关。部分空间相干部分光谱相干高斯谢尔模型脉冲电磁光束、完全光谱相干高斯脉冲电磁光束和完全空间相干高斯脉冲电磁光束可作为特例给出。
相干光学 双曲余弦高斯脉冲电磁光束 传输特性 离心参数 空间相关长度 时间相干长度 中国激光
2011, 38(12): 1202006
洛阳师范学院物理与电子科学系, 河南 洛阳 471022
基于非稳态场的相干理论，对部分空间相干部分光谱相干二维厄米高斯脉冲电磁光束在自由空间传输时的偏振特性做了详细的数值研究。结果表明，脉冲电磁光束的偏振度分布由光束阶数、光束的空间相关长度、时间相干长度和场点位置等因素共同决定。研究表明，当空间相关长度趋于零或无穷大时，轴上点偏振度趋于一固定值，与光束阶数和场点位置无关。光束阶数较大或传输距离较远时，轴上点偏振度随时间相干长度的增大而增大，随脉冲宽度的增大而减小。光束阶数越大，横截面上偏振度P=0出现的次数越多。
厄米高斯脉冲电磁光束 偏振 光束阶数 时间相干长度
1 四川大学 激光物理与化学研究所,四川 成都 610064
2 洛阳师范学院 物理系,河南 洛阳 471022
从随机电磁光束的相干和偏振性的统一理论出发,利用交叉谱密度矩阵传输公式,推导出随机双曲余弦高斯(ChG)电磁光束通过透镜后2×2交叉谱密度矩阵的传输解析公式,并用以表示任意两点的互偏振度,即纵向互偏振度(LDCP)和横向互偏振度(TDCP)。研究表明,随机ChG电磁光束的互偏振度与透镜焦距及随机ChG电磁光束的参数,例如随机ChG电磁光束系数比、离心参数和自相关长度等有关。随机高斯谢尔模型(GSM)电磁光束通过透镜的互偏振度可作为随机ChG电磁光束离心参数为0的特例得出。对主要结果用数值计算作了说明,并给出相应的物理解释。
物理光学 互偏振度 随机双曲余弦高斯电磁光束 交叉谱密度矩阵
四川大学 激光物理与化学研究所,成都 610064
研究了高阶贝塞尔脉冲光束通过色散光阑透镜的光谱和时间空间特性.结果表明:脉冲光束在几何焦面上会出现光谱开关,透镜色散使产生光谱开关的临界位置向z轴移动;透镜一阶色散使几何焦面上峰值光强减小,并使脉冲波形产生显著时间移动和展宽,而二阶和高阶色散的影响较小.此外,光束阶数n和空间参量α也会影响横向光强分布.
激光光学 高阶贝塞尔脉冲光束 光谱开关 色散光阑透镜 传输特性 Laser optics Higher-order Bessel pulsed beam Spectral switch Dispersive aperture lens Propagation property
1 四川大学 激光物理与化学研究所，成都 610064
2 洛阳师范学院 物理系，河南 洛阳 471022
从惠更斯-菲涅耳衍射积分公式出发，对飞秒光脉冲在杨氏实验中的光谱移动和光谱开关做了研究和数值分析.结果表明，飞秒光脉冲在杨氏实验中也会出现光谱移动和光谱开关.一般情况下，光谱开关与脉冲宽度、载波频率、遮拦比和场点位置有关.光谱开关的数目随遮拦比的减小而减小，而发生光谱开关处的相对光谱移动随载波频率和脉冲宽度的减小而增加.因光谱开关极小值Smin=0，所以光谱开关属于奇点光学现象.可通过适当改变遮拦比来实现信息编码和信息传输.
飞秒光脉冲 杨氏干涉实验 光谱移动 光谱开关 Femtosecond optical pulse Young′s interference experiment Spectral shift Spectral switch
1 四川大学 激光物理与化学研究所,成都 610064
2 洛阳师范学院 物理系,洛阳 471022
推导出被光阑衍射高阶贝塞尔-高斯脉冲光束的场和光强分布的解析公式,对其相位奇点的演化特性做了计算和分析。结果表明,高阶贝塞尔-高斯脉冲光束经光阑衍射后,中心光涡旋始终存在,拓扑电荷守恒。随脉冲频率和脉冲宽度增加,等相位线均沿逆时针方向旋转,涡旋核随脉冲频率增加而减小,而脉冲宽度对涡旋核大小几乎无影响。等相位线随截断参数和传输距离的增加分别沿逆时针和顺时针方向旋转,涡旋核大小随截断参数增加而变化,随传输距离和光束阶数的增加而增大。
高阶贝塞尔-高斯脉冲光束 奇点光学 光涡旋 相位奇点 光阑衍射 higher-order Bessel-Gaussian pulsed beam singular optics optical vortex phase singularity aperture diffraction
