中国海洋大学 信息科学与工程学院 物理系, 山东 青岛 266100
基于广义惠更斯-菲涅耳衍射原理和光束的偏振相干统一理论, 研究了高斯-谢尔模型光束在Kolmogorov海洋湍流中传输时偏振特性的变化规律, 得出了保持偏振特性不变时的条件.在此基础上, 研究了完全偏振线偏振光与圆偏振光在海洋湍流中的偏振传输特性, 结果表明: 在Kolmogorov海洋湍流下, 完全偏振的高斯-谢尔模型光束的偏振特性不受海洋湍流影响.
海洋光学 海洋湍流 高斯-谢尔模型光束 偏振相干统一理论 偏振度 椭圆方向角 椭偏率 完全偏振光 Oceanic optics Ocean turbulence Gaussian Schell-Model beams Unified theory of coherence and polarization Degree of polarization Orientation angle Degree of ellipticity Completely polarized light 光子学报
2015, 44(12): 1201002
以随机电磁-双曲正弦-高斯(ShG)光束作为典型的随机电磁光束,根据广义惠更斯-菲涅耳原理推导出随机电磁ShG 光束在大气湍流中的交叉谱密度矩阵元的解析表达式,用以研究随机电磁ShG 光束在大气湍流中的横向偏振度的变化.研究结果表明,随机电磁ShG 光束在大气湍流中传输时,横向偏振度的分布随位置的不同而不同,结构常数C2n 越小,或Sh 部分参数Ω0 越大,或互相关空间相关长度σxy (σyx ) 越大,横向偏振度的分布变为双峰状、平顶状、单峰状的传输距离越长.
大气光学 横向偏振度 相干偏振性统一理论 随机电磁双曲正弦-高斯光束 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 090102
合肥工业大学计算机与信息学院, 合肥 230009
光束在自由空间中传输时, 其偏振特性随传输距离和光源参数的改变显示出不同的变化规律。为了研究其变化规律, 以偏振相干统一理论为基础, 仿真分析了各向同性和异性光束在自由空间传输时的偏振度变化规律。结果表明, 光束在自由空间中传输时, 光谱总密度随着传输距离的增加而逐渐降低, 偏振度在经过长距离传输后会达到稳定; 波长及光斑影响偏振度达到稳定状态距离, 相干长度影响其到达稳定值的大小。对于非偏振和全偏振光束在自由空间传输时, 只在特定条件下光谱的偏振度会保持不变。
偏振光学 自由空间 偏振相干理论 交叉谱密度矩阵 Polarization optics Free space Unified theory of coherence and polarization Cross-spectral density matrix
1 华侨大学信息科学与工程学院， 福建 厦门 361021
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理国家实验室， 上海 201800
基于广义惠更斯菲涅耳衍射积分和相干偏振统一理论，研究了有振幅和相位调制的部分相干方形平顶脉冲电磁光束在自由空间的传输特性，推导出了有振幅和相位调制的部分相干方形平顶脉冲电磁光束在自由空间传输的交叉谱密度矩阵解析式，通过数值计算分析了有振幅和相位调制的部分相干方形平顶脉冲电磁光束在自由空间传输的光谱强度分布。研究结果表明振幅和相位调制半径、调制深度都会对部分相干方形平顶脉冲电磁光束的光谱强度分布产生影响，有振幅和相位调制的部分相干方形平顶脉冲电磁光束在自由空间传输的光谱强度分布与相干长度、脉冲时间相干长度和传输距离有关。
物理光学 振幅和相位调制 惠更斯菲涅耳衍射积分 相干偏振统一理论 光谱强度分布 中国激光
2012, 39(s1): s102013
1 华侨大学信息科学与工程学院， 福建 厦门 361021
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理国家实验室， 上海 201800
基于广义惠更斯菲涅耳衍射积分和相干偏振统一理论，研究了随机电磁光束经振幅调制透镜的聚焦特性，推导出了电磁高斯谢尔模型(EGSM)在经振幅调制透镜聚焦的交叉谱密度矩阵解析式，通过数值计算分析了EGSM光束经振幅调制透镜聚焦的光强分布。研究结果表明振幅调制半径、调制位置和透射率以及空间位置和相干长度都会对EGSM光束的聚焦光强分布产生影响，当振幅调制半径在某一定值的时候，聚焦光斑存在被极度压缩的现象，此时聚焦中心光斑能量最大。通过对振幅调制半径、调制位置、透射率以及空间位置和相干长度参数的改变，可以获得不同形状的光强分布。
物理光学 振幅调制透镜聚焦 惠更斯菲涅耳衍射积分 相干偏振统一理论 光强分布 光学学报
2011, 31(s1): s100411
1 华侨大学 信电子科学与技术系, 福建 泉州 362021
2 华侨大学 信电子科学与技术系, 福建 泉州 362021,
3 Department of Physics, University of Miami, Coral Gables, FL 33146, USA
4 Department of Physics, University of Miami, Coral Gables, FL 33146, USA
基于光谱交叉偏振度新理论，研究了部分相干光束在传输过程中光谱交叉偏振度的变化情况.采用相干偏振统一理论和广义惠更斯-菲涅耳原理，推导部分相干电磁高斯-谢尔模型光束在自由空间传输时任意空间两点的交叉谱密度矩阵的解析式.研究表明，光谱交叉偏振度的值不再仅仅局限在0～1之间，而是可为任意的非负值.传输场中的光谱交叉偏振度与光源相关参量，初始偏振度和传输距离紧密相关.当光束经过足够长的传输距离后，轴上光谱交叉偏振度不再发生变化，而是趋向一个稳定值.保持光谱交叉偏振度不变的条件与一般偏振度相同.
部分相干电磁光束 光谱交叉偏振度 相干偏振统一理论 自由空间 Partially coherent electromagnetic beam Degree of cross-polarization Unified theory of coherence and polarization Free space
研究发现完全非偏振随机电磁光束和完全偏振随机电磁光束在自由空间传输的过程中, 只有在特定的条件下才会保持其光谱偏振度不变, 即保持其完全非偏振或完全偏振的状态; 否则随着传输距离的增加, 这两类光束都将转化为部分偏振光束。通过数值计算和理论分析得到了以下结论：随机电磁光束在自由空间传输的过程中光谱偏振度的变化分别取决于决定光场相互关联的参数δ, 以及决定光源强度分布的参数σ。
相干光学 偏振度不变性 相干偏振统一理论 随机电磁光束
采用相干性和偏振性统一理论, 推导出了部分相干电磁厄米-高斯(EHG)光束在湍流大气中传输时偏振度的解析式, 并给出了偏振度保持传输不变的条件。研究表明, 部分相干电磁厄米-高斯光束的偏振度由大气折射率结构常数、光束相关长度、厄米多项式阶数、光束初始偏振度相关常数和观察点位置共同决定。经过足够长的传输距离后, 光束的偏振度将趋于源平面处的初始值, 并与光束相关长度、厄米多项式阶数以及湍流的强弱均无关系。电磁高斯-谢尔模型(EGSM)光束通过湍流大气传输时光束偏振度的变化作为所得结果的特例给出。
大气光学 偏振特性 相干性和偏振性统一理论 大气湍流 部分相干电磁厄米-高斯光束
