非傍軸光束表征參量的定義及其傳輸特性的研究.pdf

1、在工程領(lǐng)域中,光場(chǎng)的標(biāo)量衍射理論有著十分重要的作用。但是,光的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由Maxwell方程組描述,其本質(zhì)是矢量場(chǎng)。對(duì)于小尺度大角度光束,標(biāo)量衍射理論已不再有效,必須考慮光的矢量特性[1-7]。另一方面,光強(qiáng)的定義是多樣的。對(duì)于傍軸標(biāo)量光束,光強(qiáng)被定義為光振動(dòng)復(fù)振幅絕對(duì)值的平方I=｜U((r))｜2[8-10]；對(duì)非傍軸標(biāo)量光束,則構(gòu)造了守恒流(J),用精確光強(qiáng)定義Jz描述光束的能量分布[8,11～13]。非傍軸矢量光束的光強(qiáng)則被定義為單

2、位時(shí)間單位面積內(nèi)所流過(guò)的能量平均值<(S)·(n)>,即能流密度矢量<(S)>在法線方向上的投影[8,11,14]。另一方面,光束的束腰、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角和光束質(zhì)量因子等是描述光束傳播規(guī)律的重要表征參量。標(biāo)量光束的傳播特性可用二階矩描述,但在一般情形下,矢量光束的二階矩是發(fā)散的,需要采用其他方法描述矢量光束的傳播問(wèn)題。本文運(yùn)用光束橫截面上光強(qiáng)的三種定義I,Jz和,采用二階矩和桶中功率兩種方法對(duì)光束的傳播特性進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值計(jì)算和比較研