Pearcey光束的傳輸特性研究.pdf

1、Pearcey光束是是定義在無窮大空間的結構不變光束,其復振幅分布可以用Pearcey函數(shù)來描述,它在空間傳輸?shù)倪^程中會發(fā)生橫向平移,具有自聚焦和自愈合的性質。對Pearcey光束在空間傳輸過程中的這些性質的研究,有助于將其應用于顯微成像、光學陷阱和粒子操縱等領域。本論文首先將引入焦散線(caustic),指出Pearcey光束是尖點(cusp)焦散線附近的衍射光束。通過計算Pearcey積分函數(shù),給出Pearcey光束的復振幅分布,然

2、后對其作傅里葉變換,結果表明P earcey光束在頻域是沿著拋物線分布的,拋物線上各點都是δ函數(shù),額外受到一個與頻域坐標成四次方的相位因子的調制。此外還計算了Pearcey光束的坡印廷矢量和角動量,對其基本性質進行了討論。
　　然后推導了Pearcey光束在自由空間傳輸時復振幅分布的解析表達式,Pearcey光束傳輸?shù)饺我饩嚯x處都可以用Pearcey函數(shù)來描述其復振幅分布,只是在與傳輸方向垂直的橫截面上會發(fā)生不同尺度的縮放,并且在

3、橫截面上隨著傳輸距離的增加會線性平移。通過數(shù)值計算,給出了Pearcey光束在傳輸過程中不同橫截面上的光強分布,其傳輸?shù)教囟ň嚯x處會發(fā)生自聚焦現(xiàn)象,成為一條能量無窮大的亮線,傳輸距離繼續(xù)增大,Pearcey光束的橫截面光場分布會發(fā)生翻轉。計算在不同傳輸距離處的坡印廷矢量,指出是Pearcey光束特定方向的能量流動導致了這些現(xiàn)象。此外還推導了Pearcey光束被高斯吸收屏遮擋后在自由空間傳輸?shù)膹驼穹植冀馕霰磉_式,發(fā)現(xiàn)障礙物并不影響Pea

4、rcey光束的橫向平移和自聚焦性質,而且當傳輸距離足夠大時,障礙物的影響會逐漸消失,即Pearcey光束具有自愈合性質。
　　本論文經(jīng)過數(shù)值計算,分析了不同大小和位置的障礙物對Pearcey光束自愈合性質的影響。研究發(fā)現(xiàn)障礙物的尺寸越大,障礙物的位置離主瓣越近,Pearcey光束自愈合過程進行的越慢,完成自愈合需要的傳輸距離越遠,障礙物坐標處和主瓣上的光強恢復的越慢。并且在Pearcey光束傳輸?shù)揭欢ň嚯x時,主瓣上會出現(xiàn)一個強度比