高斯涡旋光束在增益和吸收介质中的传输特性
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作者:
作者单位:

(1.太原科技大学 物理系,山西 太原 030024; 2.中北大学 物理系,山西 太原 030051)

作者简介:

李晋红(1980-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事 激光传输与控制和奇点光学方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(11904253)、山西省优秀青年基金项目(201801D211006)、 山西省“1331工程”重点创新团队建设计划、山西省高等学校科技创新项目(2019L0646,0L0368)、太原科技大学科研启动基金项目(20192004,4,20202013)和中 国科学院 大气光学重点实验室开放课题基金项目(HTAD-JJ-19-02)资助项目 (1.太原科技大学 物理系,山西 太原 030024; 2.中北大学 物理系,山西 太原 030051)


Propagation of Gaussian vortex beams in gain and absorbing media
Author:
Affiliation:

(1.Department of physics,Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan,Shanxi 030024,China;2.Department of Physics,North University of China,Taiyuan,Shanxi 030051,China)

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    摘要:

    基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出了高斯涡旋 光束在增益和吸收介质中场分布以及 光强的解析表达式,研究了高斯涡旋光束在增益和吸收介质传输中的光强分布、位相演化, 详细分析了波数实部kr、波数虚部ki和拓扑荷m对光束传输特性的影响。研究结果表明,波 数实部kr越大、拓扑荷m越大,高斯涡旋光束在传输过程中 光强衰减越慢,并且始终保持光 束空心分布的特性,具有很好地稳定性。波数虚部ki越大,光束在传输中表 现出的增益效应 越明显,波数虚部ki越小,光束在传输中表现出的吸收效应 越明显。高斯涡旋光束的位相分 布受拓扑荷m影响明显,不同拓扑荷m的高斯涡旋光束在源处及传输过程中光 涡旋的数 目不同。本文的结论对于涡旋光束在材料领域的研究及其在实际中的应用具有重要意义。

    Abstract:

    Based on the generalized Huygens-Fres nel principle,the analytical expr ession for the field distribution and the intensity distribution of Gaussian vor tex beams propagating in gain and absorbing media is derived,the intensity dist ribution and phase evolution of Gaussian vortex beams propagating in gain and ab sorbing media are studied,the effects of the real part of wave number kr,the imaginary part of wave number ki and the topological charge m on beams propagati on properties are analyzed in detail.The results show that the larger the real p art of the wave number kr and the larger the topologic al charge m,the intensit y of Gaussian vortex beams decreases more slowly,it always keeps the characteris tic of hollow beam distribution and has good stability.The gain effect of beams propagation becomes more obvious with the increase of the imaginary part of wav e number ki,the absorbtion effect of beams propaga tion becomes more obvious wi th the decrease of the imaginary part of wave number k i.The phase distribution of Gaussian vortex beams is affected by the topological charge m,The number of optical vortices of Gaussian vortex beams with different topological charge m ar e different at the source and during propagation.The conclusion of this paper i s of great significance for the research of vortex beams in the field of materia ls and its practical application.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

郭鑫,李晋红,段美玲,郭苗军,杨晨,王静,秦振兴.高斯涡旋光束在增益和吸收介质中的传输特性[J].光电子激光,2021,32(6):674~679

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  • 收稿日期:2021-02-01
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  • 在线发布日期: 2021-08-20
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