福建师范大学激光与光电子技术研究所光子技术福建省重点实验室 医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建 福州 350007
基于扁椭球面坐标系下非傍轴高斯光束的电场分布表达式, 给出非傍轴LG10模高斯光束的远场电场振幅分布表达式; 分析了非傍轴LG00模和LG10模高斯光束的远场电场振幅分布特性; 计算了非傍轴与傍轴高斯光束远场电场振幅分布的匹配效率和二阶矩参量的相对计算误差。分析表明, 当扁椭球坐标系的半焦距远大于波长时, 非傍轴LG00模和LG10模高斯光束的远场电场振幅分布趋近于傍轴LG00模和LG10模高斯光束的远场电场振幅分布。
物理光学 非傍轴高斯光束 匹配效率 远场 振幅分布 二阶矩
1 南开大学物理科学学院, 天津 300071
2 南开大学泰达应用物理学院弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
采用Weniger变换法消除了Lax级数场的发散性，获得收敛的Weniger变换场(WTF)。通过与严格满足麦克斯韦方程组的数值电磁场相比较，比较了不同聚焦尺寸下Weniger变换场和复源点球面波场(CSPSWF)的准确性。计算结果表明，当光束聚焦半径大于2.23倍波长时，两者是一致的，而当光束聚焦到更小尺寸时，Weniger变换场更为准确。
衍射光学 非傍轴高斯光束电磁场 Weniger变换 麦克斯韦方程组 激光与光电子学进展
2011, 48(3): 032601
基于非傍轴标量光束横截面上光强的精确定义,对桶中功率(PIB)和二阶矩定义的非傍轴标量高斯光束的束宽、远场发散角和M2因子等进行了详细的数值计算,并与傍轴标量高斯光束的传输特性进行了比较。结果表明,桶中功率定义的远场发散角和M2因子较二阶矩定义的小,两种定义的M2因子都随束腰趋于零而趋向于零。束腰参量w0较小时三种定义的光束束宽、远场发散角和M2因子存在较大差别,随着w0的增大三种定义的光束参量趋于一致。指出了非傍轴标量高斯光束功率密度二阶矩及传统光强二阶矩理论的有效性与束腰参量w0的关系,这对非傍轴光束传输特性的研究具有参考价值。
物理光学 传输特性 二阶矩 桶中功率 非傍轴高斯光束 激光与光电子学进展
2010, 47(9): 092601
由洛伦兹规范下光场满足的矢势和标势方程出发, 探讨了初始光场具有任意对称性的一般非傍轴光束在空间的传输情况。利用角频谱并结合傅里叶变换处理得到了非傍轴光束的传输方程。利用扰动方法并结合新近似取法得到了非傍轴横向光场的扰动形式解, 该解对于近场弱非傍轴情况下的效果比强非傍轴条件下要好。给出了光束非傍轴传输高阶(八阶)修正解。对于零阶情况, 非傍轴光束退化为傍轴光束, 传输方程也相应退化为傍轴传输的模型方程。高斯解为扰动参量的零阶修正解。
非傍轴高斯光束 微扰处理 修正解 角频谱
1 琼州大学 物理系，五指山 572200
2 四川大学 激光物理与化学研究所，成都 610064
基于瑞利衍射积分，不使用通常的近似R》λ(λ为波长)，推导出非傍轴高斯光束通过小孔光阑衍射的轴上光强的精确解析表达式。并对传统的光强定义和光强的精确表述进行了比较研究。结果表明，两种定义之间的差异与f参数，截断参数δ和传输距离z有关。
激光光学 瑞利衍射积分 非傍轴高斯光束 截断参数 ?参数 laser optics Rayleigh diffraction integral nonparaxial Gaussian beam truncation parameter ?-parameter
利用矢量Rayleigh积分公式研究了非傍轴高斯光束通过方环硬边光阑的传输,得到了衍射场分布的解析表达式.和傍轴传输相比较,该结果具有更广泛的适用性.以桶中功率为光束质量评价函数,讨论了遮拦比、截断参数对远场光束质量的影响.结果表明,环形光阑的尺寸决定着非傍轴光束远场能量分布的集中程度,截断参数和遮拦比的增大都会导致非傍轴高斯光束衍射效应增强,从而远场能量发散.
Rayleigh积分公式 方环硬边光阑 非傍轴高斯光束 光束质量
1 四川大学,激光物理与化学研究所,成都,610064
2 琼州大学,物理系,海南,五指山,572200
基于瑞利-索末菲衍射积分,未使用任何近似,对非傍轴矢量光束的两种光强表示式,即传统光强公式和时间平均坡印廷矢量的z分量进行了研究.对非傍轴矢量高斯光束详细数值计算结果的比较表明,两种表示式之间的差异,即两者的相对误差与束腰宽度及传输距离和波长的比值有关.对非傍轴矢量高斯光束,若传输距离与波长的比值为10,束腰宽度与波长的比值大于等于0.8,则最大相对误差不到1.5%.因此,传统光强公式是可用的.
激光光学 非傍轴高斯光束 传统光强表示式 时间平均坡印廷矢量的z分量 相对误差
分析了两束相对传输的非傍轴高斯光束相干叠加形成的双光束势阱对瑞利粒子产生的辐射力,并作了数值计算.结果表明,与傍轴双光束势阱相比,非傍轴双光束势阱的辐射力有明显的不同,纵向辐射力和横向辐射力都增大,y方向平衡点数目由一个增加到多个,且势阱更深,横向辐射力变化趋势更陡,更有利于微粒的精确定位.与非傍轴单光束势阱相比,势阱更深,所产生的辐射力更大,因而更利于控制瑞利粒子.
非傍轴高斯光束 双光束势阱 辐射力 瑞利粒子
