1 成都师范学院物理与工程技术学院，四川 成都 611130
2 宜宾学院四川省计算物理高校重点实验室，四川 宜宾 644000
类比相干光束中刃型位错概念，提出一种新的相干奇点——相干刃型位错。对高斯-谢尔模光束携带的相干涡旋和刃型位错在海洋湍流中的相互作用进行研究。基于扩展的惠更斯-菲涅耳原理，得到了该光束在海洋湍流环境下的交叉谱密度表达式，并将其用于研究相干涡旋和刃型位错的相互作用。研究发现：相干刃型位错在相干涡旋的作用下发生断裂并转化成相干涡旋。在光束传输过程中，光场中有单个或成对相干涡旋的产生或湮灭现象发生。二者之间的作用特点不仅与传输距离有关，还受光束初始参数和海洋湍流参数的影响。二者之间的作用规律与自由空间光涡旋和刃型位错的作用规律不同。
激光光学 奇点光学 部分相干光束 相干奇点 相干涡旋 海洋湍流
基于广义惠更斯-菲涅耳定理，对部分相干椭圆涡旋光在各向异性非Kolmogorov湍流下光谱密度、相干度及相干涡旋的演变进行研究，其中重点探讨相干涡旋作为部分相干涡旋光束的重要特性。研究发现，椭圆率、相干长度及湍流参数均影响守恒距离，且部分相干椭圆涡旋光在传输过程中新生的相干涡旋点比部分相干圆涡旋光新生的相干涡旋点更易分离。
大气光学 各向异性非Kolmogorov湍流 相干涡旋 部分相干椭圆涡旋光束 相干性 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0901001
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
根据广义惠更斯-菲涅耳原理和交叉谱密度函数的表达式，推导出部分相干高斯-谢尔涡旋光束在大气湍流中传输时光强分布的积分形式，通过一些特殊积分处理得到完整的解析表达式，分析讨论了传输距离、湍流强度和光束自身参数等对光束光强分布的影响。结果表明：部分相干涡旋光束在大气湍流中传输时，随着传输距离的增加，光强分布逐渐由空心分布转化为高斯分布；当拓扑荷数为0时，随着传输距离的增加，光强分布一直保持高斯分布；在湍流强度不变的情况下，拓扑荷数越小，相干长度越短，束腰宽度越长，光强分布由空心分布转化为高斯分布所需要的传输距离越短。
光通信 光强分布 大气湍流 部分相干涡旋光束 拓扑荷数 激光与光电子学进展
2016, 53(11): 110604
1 三明学院机电工程学院, 福建 三明 365004
2 华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
研究了Besinc相干涡旋光束的产生与传输。理论上采用范西特-泽尼克定理，研究环形可控非相干光源经自由空间传输后的空间相干性。理论研究表明经自由空间传输后，环形可控非相干光源发射出的光束由非相干光逐渐演变为部分相干光，且光束的部分相干项为Besinc 相干。实验上采用环形可控非相干光源以及螺旋空间相位板，产生空间相干可控的Besinc 相干涡旋光束，并采用双缝干涉验证拓扑电荷数。另外，基于广义惠更斯-菲涅耳原理还研究了Besinc相干涡旋光束在自由空间中的传输，考虑相干度调节对传输的影响。
相干光学 Besinc相干涡旋光束 广义惠更斯-菲涅耳原理 螺旋相位板
1 泸州医学院生物医学工程系, 四川 泸州 646000
2 宜宾学院计算物理重点实验室, 四川 宜宾 644000
3 四川大学激光物理与化学研究所, 四川 成都 610064
以傍轴高斯涡旋光束为例，对部分相干涡旋光束的磁场在源平面的光谱Stokes奇点变化规律做了研究，并与部分相干光束电场的光谱Stokes奇点做了比较。研究结果表明，部分相干高斯涡旋光束在源平面内，存在着磁场和电场的光谱Stokes奇点。适当改变光束束腰宽度以及离轴量等光束控制参数会出现磁场和电场的光谱Stokes奇点的移动、产生和湮灭。与部分相干光束电场的光谱Stokes奇点比较表明，二者并不重合且拓扑电荷不同，但具有一定的对称性。磁场和电场的光谱Stokes奇点在变化过程中满足拓扑关系。
物理光学 奇点光学 部分相干涡旋光束 磁场 电场 光谱Stokes奇点
基于非Kolmogorov谱模型和广义惠更斯-菲涅耳原理，以双曲余弦高斯(ChG)涡旋光束为例，对部分相干ChG涡旋光束在非Kolmogorov大气湍流传输中拓扑电荷的守恒距离做了详细的研究。研究表明，广义结构常量C～2n越大，广义指数参量α越小，湍流内尺度l0越小，空间相关长度σ0越小，束腰宽度w0越大，则拓扑电荷守恒距离越小，而湍流外尺度L0和双曲余弦部分参数Ω0对拓扑电荷守恒距离无影响。
物理光学 拓扑电荷守恒距离 衍射积分 相干涡旋 非Kolmogorov大气湍流 光学学报
2015, 35(s1): s101005
华中光电技术研究所 武汉光电国家实验室,湖北 武汉430073
为了分析拓扑电荷数以及相干性对部分相干涡旋光束的影响,利用部分相干光的统一理论和惠更斯-菲涅耳衍射原理,推导出随机电磁涡旋光束在自由空间中传播时,尤其是部分相干涡旋光束经圆环衍射后光强的计算公式,研究了部分相干涡旋光束通过圆环后的夫琅和费衍射特性。通过理论分析与数值计算表明,部分相干涡旋光束经圆环衍射后的光强分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。当入射光束的拓扑电荷数越大,相干长度越长,衍射孔径越小时,衍射光束的光强分布会更加清晰,衍射效果也更加明显。
夫琅和费衍射 部分相干涡旋光束 光强 圆环衍射 Fraunhofer diffraction partial coherent vortex beam intensity circular ring diffraction
华侨大学信息学院与工程学院， 福建 泉州 362021
利用部分相干光的相干与偏振的统一理论和2×2交叉谱密度矩阵传输规律，推导出随机电磁涡旋光束经圆环衍射后偏振度的计算公式。在这些理论基础上，研究了随机拉盖尔高斯光束在传播过程中偏振度的变化。分析表明，部分相干涡旋光束经圆环衍射后偏振度将发生变化，在衍射场中光束的偏振度分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。
偏振度 斯托克斯矢量 部分相干涡旋光束 圆环衍射 激光与光电子学进展
2011, 48(6): 060501
1 成都信息工程学院 光电技术学院, 成都 610225
2 四川大学 激光物理与化学研究所, 成都 610064
使用聚焦部分相干高斯谢尔涡旋光束, 对不同折射率的瑞利粒子的辐射力做了分析, 着重研究了相关长度和束腰宽度对辐射力和俘获稳定性的影响。结果表明: 相关长度和束腰宽度分别存在临界值, 相干长度小于等于其临界值或束腰宽度大于等于其临界值时, 可利用其俘获相对折射率大于1的微粒; 而在相关长度大于其临界值或束腰宽度小于其临界值时, 可利用其俘获相对折射率小于1的微粒。对俘获稳定性的分析表明, 需选择适当的相关长度和束腰宽度才能稳定俘获瑞利粒子。
辐射力 部分相干涡旋光束 瑞利粒子 相干长度 束腰宽度 光学俘获 radiation force partially coherent vortex beam Rayleigh particle correlation length waist width optical trapping
华侨大学 信息科学与工程学院，福建 泉州 362021
基于惠更斯-菲涅耳衍射原理以及部分相干光的相干与偏振的统一理论，研究了衍射效应诱导部分相干涡旋光束的偏振度变化.通过理论分析与数值计算表明，部分相干涡旋光束经圆孔衍射后偏振度将发生变化，在衍射场中光束的偏振度分布情况与入射光束的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关.
偏振度 部分相干涡旋光束 圆孔衍射 Degree of polarization Partially coherent vortex beams Circular aperture diffraction
