研究余弦-高斯相关谢尔模型(CGSM))脉冲光束经准均匀介质散射的相干特性,得到远场处散射场时间相干度的解析表达式。讨论脉冲参数和介质特性对散射场时间相干度的影响。数值计算结果表明,余弦阶数对散射场时间相干度分布有着重要影响。对比研究高斯谢尔模型脉冲光束和CGSM脉冲光束的相干特性,详细分析两者间的异同点。

脉冲展宽问题对无线光通信系统的码间串扰影响很大。根据广义惠更斯-菲涅耳原理和修正冯·卡门谱模型，对部分相干高斯-谢尔模型脉冲(GSMP)光束在大气湍流中水平传输时的脉冲展宽问题进行了详细的数值分析。推导出了部分相干GSMP光束在大气湍流中频域和时域的平均光强表达式及脉冲展宽表达式。结果表明：部分相干GSMP光束的扩展受湍流的影响比完全相干GSMP光束受到的影响要小，束腰半径越小的光束受到湍流的影响越大。在频域中，相同的传输条件下，湍流越强且外尺度越大，GSMP光束的展宽效应越明显；在时域中，随着初始脉宽的增加，接收端的相对脉宽迅速减小，在40 fs之内，相对脉宽很明显，大于40 fs时，接收端的脉冲宽度与初始脉宽无明显差别。

空间啁啾效应是超短脉冲中的一种常见的时空耦合效应。对一阶空间啁啾高斯脉冲光束的聚焦特性进行了较为系统的研究，推导出了经透镜聚焦后光束的解析表达式。在不考虑透镜色差的理想情况下，解析推导出了聚焦后的脉宽、束宽以及振幅耦合系数的解析表达式。数值模拟了聚焦前后的光强分布，分析了考虑透镜色差时光束的脉宽、束宽以及振幅耦合系数随透镜后传输距离的变化，并与理想情况下的结果进行了对比。研究结果表明，不考虑透镜色差时，一阶空间啁啾高斯脉冲光束经过透镜聚焦后仍然是一阶空间啁啾高斯脉冲光束；透镜色差对一阶空间啁啾高斯脉冲光束聚焦后的束宽和振幅耦合程度没有影响，但会导致聚焦后光束的脉宽加宽。

利用缓变包络近似，给出了一组傍轴波动方程的解析解,该解可以表示一组新型超短脉冲光束，即超短双曲余弦高斯脉冲光束。对超短双曲余弦高斯脉冲光束在自由空间的传输性质进行了详细的研究，给出了传输时的轴向光强、横向光强分布、极性反转、脉冲时间延迟、功率谱等。结果表明，超短双曲余弦高斯脉冲光束的轴上光强随着传输距离的增加而平滑地减小。双曲余弦函数的参数对脉冲光束的空间强度分布及脉冲宽度都有影响。给出了超短双曲余弦高斯脉冲光束功率谱的解析表达式，研究表明随着双曲余弦函数参数的变大，功率谱会分裂成几个峰，远离光束中心的边缘会出现红移现象。

采用柯林斯公式研究了一阶时空耦合高斯脉冲光束在自由空间的传输特性。推导出了输出面上光束的解析表达式。定义了等相位面旋转角度来衡量相位耦合的严重程度。分析了关联因子和等相位面旋转角度随传输距离的变化。数值模拟了一阶时空耦合高斯脉冲光束在自由空间传输时，空间频率域中脉冲光束强度分布和相位分布的演化情况。研究结果表明，一阶时空耦合高斯脉冲光束在自由空间传输一段距离后仍然是一阶时空耦合高斯脉冲光束；但其时空耦合程度、脉冲光束强度分布和相位分布都会随着传输距离而改变。

The stabilizing process of glass particle in water by optical trap using the pulsed counter-propagating Gaussian beams is investigated. The influence of the optical power and the particle dimension on the rate and time of the stabilizing process is simulated and discussed.

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.

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。

为了研究在非线性正常色散介质中，自陡效应对高强度飞秒脉冲光束自聚焦特性的影响，同时考虑色散、时空聚焦和克尔效应。基于(3+1)维的修正非线性薛定谔方程，采用对称分步傅里叶数值计算方法，分不考虑自陡效应即只有色散、时空聚焦及克尔效应和考虑自陡效应两种情况，对90fs超短脉冲光束的自聚焦特性进行了数值仿真。结果表明，色散、时空聚焦和克尔效应的共同作用会使脉冲分裂成丝，能量减少，脉冲展宽，时空聚焦和色散的相关性使脉冲产生了另一延迟，延迟和传输距离及色散成正比；而自陡效应则可以明显降低脉冲峰值强度，减弱非线性的影响，抑制脉冲自聚焦，使时间波形分裂更小，对脉冲延迟量影响较小。

利用空间诱导色散概念,从理论上研究了等束腰宽度的类贝塞尔脉冲光束在自由空间中传输性质.在一阶近似的情况下,类贝塞尔脉冲光束的空间和时间部分可以做分离变量,空间部分在传输过程中保持类贝塞尔光束传输的特性,而时间波形部分的传输遵循空间诱导色散理论.利用数值模拟方法模拟了Bessel-Gauss脉冲光束和elegant Laguerre-Gauss脉冲光束的传输.结果证实,只要传输距离小于类贝塞尔光束的无衍射距离,空间诱导群速度色散理论能够很好地描述类贝塞尔脉冲光束脉冲形状的演化过程.