1 深圳市计量质量检测研究院, 广东 深圳 518055
2 哈尔滨工业大学物理系, 广东 深圳 518055
通过设计实验与分析模型, 研究相干反斯托克斯拉曼散射成像对于样品尺寸小于系统点扩展函数尺寸的情况, 分析相干反斯托克斯拉曼散射图像周围的depth的形成原因。 分析过程首次引入轴向传输动态位移光线(此光线由相干体积元内轴心光线抽象出)对球形或柱形样品直径小于系统点扩展函数横向与轴向尺寸进行建模解析, 对于所建模型定量分析结果表明, 对于样品尺寸小于系统点扩展函数尺寸样品折射率调制了有效作用深度。 Gouy相移只是其表观现象, 是一个伴随性特征, 因为物理学中存在的另一个极端, 当样品尺寸足够小且具有相当的折射率, Gouy相移的作用近似为0, 此时, 样品周围的depth主要与样品的折射率及系统相干层析体积元内有效作用长度有关, 相干反斯托克斯拉曼散射参量信号, 具有自身的波矢匹配条件, 不仅有大小, 有方向, 而且还受到样品自身材料折射率的影响比较明显。 也就是对于参量过程波矢匹配条件是因, Gouy相移是伴随性特征。 自此, 通过相干反斯托克斯拉曼散射间接说明所用的紧聚焦参量信号成像过程, 正是因为波矢匹配条件的存在使二次信号继承了激发光的紧聚焦特性, 而拥有了继承性的Gouy相移, 结合实验结果采用物理学的极端假设表明, Gouy相移不是产生depth的主要原因, 主要原因是样品及周围的环境的折射率与系统相干层析体积元内有效作用长度之间共同作用的结果。 而实验结果与模型定量分析的结果相吻合, 此实验帮我们找到了影响CARS图像样品周围depth的成因机制, 对于其他小尺寸样品的参量成像结果的分析具有一定的借鉴意义。 通过设计实验, 结合定量模型分析, 首次明确造成小尺寸样品CARS图像周围的depth的真正原因, 此抽象模型的拓展性对纳观参量过程的分析具有得天独厚的优势。 抽象出的主能量光线动态位移模型成功分析纳观成像结果表明, 相干作用长度之内有效作用长度及其行进路径的过程论的主因分析方法是研究纳观作用机制的最佳方法。
相干反斯托克斯拉曼散射 非线性光学 Gouy相移 CARS Nonlinear optics Gouy phase shift 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3648
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China
2 School of Physics & Information Technology, Shaanxi Normal University, Xi’an 710061, China
The evolution of the spin density vectors (SDVs) is studied in a strongly focused composite field. It is found that the SDVs can be spiral along the propagation axis, and they are perpendicular to the direction on the axis. This behavior is governed by the Gouy phase difference between the field polarization components. The rotation of the spatial distribution of the transverse SDVs is also generated, which is found to be controlled by the Gouy phase difference between the field orbital angular momentum modes. Additionally, the spin density singularities are observed in the evolution of the SDVs.
spin density Gouy phase orbital angular momentum spin angular momentum polarization Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 022601
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 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
为了测量太赫兹波聚焦点附近不同位置的太赫兹时域信号图对飞秒脉冲强激光在空气中进行聚焦,在形成空气等离子体细丝通道的同时辐射出锥型太赫兹波,并用离轴抛物面金镜收集和聚焦太赫兹波。利用电光采样系统来探测太赫兹波,得到其频谱宽度约为4 THz。通过对比分析得出,会聚的太赫兹波同样具有古依相移效应。
太赫兹波 电光采样 古依相移 Terahertz wave electro-optic sampling Gouy phase shift
空间应用物理与化学教育部重点实验室，陕西省光信息技术重点实验室，西北工业大学 理学院，西安 710072
提出了一种利用柱透镜调控涡旋光束拓扑结构的方法.利用计算全息法制作的叉形光栅掩模板，实验获得了具有不同拓扑荷的涡旋光束，分析了涡旋光束通过柱透镜变换后的强度和相位分布.结果表明，涡旋光束经柱透镜变换后，其拓扑荷符号将发生改变，并且高阶涡旋光束退化为多个分离的一阶涡旋光束.利用高阶激光模式的线性叠加特性以及古依相移对实验结果进行了理论解释，并通过数值模拟对实验结果进行了验证.
奇点光学 涡旋光束 拓扑荷 柱透镜 古依相位 Singular optics Topological charge Cylindrical lens Gouy phase Vortex beam
随着太赫兹技术的逐渐成熟，太赫兹数字全息术作为其中重要的发展方向之一，已经逐渐在众多科研和工业领域显示了强大的应用实力。近些年太赫兹全息术取得了长足的进展，包括系统的开发和应用。建立了一套具有高分辨率、高信噪比、偏振测量能力的太赫兹全息成像系统。同时，将此系统应用到了对平板太赫兹元件的性能表征，对太赫兹波导进行模式测量，对会聚太赫兹波产生的Gouy相移进行观测。这些工作对最终将太赫兹数字全息术用于实际具有积极的推动作用。
成像系统 太赫兹数字全息 平板器件 波导 Gouy相移
利用强非局域非线性介质中傍轴光束传输的修正Snyder-Mitchell模型讨论了两束共线（即光束中心和传输方向都相同）拉盖尔高斯型光孤子(CLGS)构成的涡旋光孤子传输过程。在一定条件下，涡旋光束在传输过程中，光束截面光斑发生旋转现象，但光束的束宽保持不变，称之为旋转涡旋光孤子。涡旋光孤子旋转的现象可以通过叠加光场中的古依相位来解释。结果展现了几个旋转涡旋光孤子在传输过程中的旋转现象和强非局域介质中多环形旋转涡旋光孤子的传输。
非线性光学 强非局域介质 拉盖尔高斯光束 古依相位 旋转涡旋光孤子
湖南大学 计算机与通信学院, 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
建立了左手材料中拉盖尔高斯光束传输模型,通过研究拉盖尔高斯光束的相位分布来分析光束的强度旋转特性。具体分析了光束参数模式、Gouy相、频率和色散对光束强度和相位旋转特性的影响。研究发现:方位角相差是导致光束强度旋转的主要原因;负折射率引起的逆的Gouy相移将会导致光束强度反转;在正常色散区左手材料中光束的强度和相位旋转方向是相同的, 而在反常色散区, 左手材料中光束的强度和相位旋转方向是相反的。
左手材料 拉盖尔高斯光束 强度旋转 Gouy相移 left-handed materials Laguerre-Gaussian beam intensity rotation Gouy phase shift
研究了高数值孔径聚焦轴对称偏振光束产生的Gouy相位在理论和应用中的重大意义。用倾斜波近似方法可以得到Gouy相位的解析表达式，但计算较繁琐不易应用。等效焦区长度和等效波长两个概念的引入使Gouy相位的计算变得非常方便，可以近似将Gouy相位看作数值孔径NA的多项式拟合函数。利用该表达式推得的焦点附近不规则的相位分布和用数值计算方法得到的结果非常相近，也验证了倾斜波近似理论的正确性。
物理光学 Gouy相位 轴对称光束 高数值孔径聚焦 physical optics Gouy phase cylindrical polarized beam high N A focus
中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
利用两束超连续光干涉得到的信号,测量了透镜焦点附近飞秒激光脉冲的古依(Gouy)相移。根据得到的光谱干涉信号,利用傅里叶变换得到相对相位值。激光光束在聚焦透镜后的束腰半径可以由成像方法测得。根据测量得到的激光光束束腰半径,用非线性拟合的方法得到了古依相移曲线,拟合曲线与实验结果符合得非常好。给出了古依相位在焦点前后1 mm区域内的移动量。
超快光学 超连续谱 古依相移 光谱干涉 飞秒激光脉冲
