GRIN光纤中双曲余弦高斯涡旋光束的相位奇点演化特性
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作者:
作者单位:

(太原科技大学 应用科学学院 山西省光场调控与融合应用技术创新中心,山西 太原 030024)

作者简介:

王 静 (1989-), 男,博士,副教授,硕士生导师,主要从事激光光场调控与大气光学传输方面的研究。

通讯作者:

中图分类号:

O436

基金项目:

国家 自然科学基金(11904253,12304402,62305238)和山西省基础研究计划(202303021212221,202103021223271,2022030 21211192,202303021212212) 资助项目


Evolution characteristics of phase singularities in vortex cosine-hyperbolic-Gaussian beams propagating through GRIN fibers
Author:
Affiliation:

(Shanxi Center of Technology Innovation for Light Manipulations and Applications, School of Applied Science, Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan, Shanxi 030024, China)

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    摘要:

    基于柯林斯衍射积分公式,研究了双曲余弦高斯涡旋光束(vortex cosine-hyperbolic-Gaussian beam,vCHGB)在径向梯度折射率(gradient index,GRIN)光纤传输过程中相位奇点的演化特性。推导出vCHGB在GRIN光纤中传输的电场分布解析表达式。通过数值模拟研究了光束调制参数和拓扑荷数对光束传输特性的影响。结果表明:当光束拓扑荷数大于2时,相位奇点会发生分裂,拓扑荷数不同,相位奇点的分裂规律也不同;在传输过程中,光束的光强分布、相位分布以及分裂的相位奇点与原点的间距均随传输距离的增大而呈现周期性变化。此研究结果在大容量高速率光纤通信领域具有潜在的应用价值。

    Abstract:

    Based on the Collins diffraction integral formula,the evolutionary of phase singularities in vortex cosine-hyperbolic-Gaussian beam (vCHGB) propagating in graded-index (GRIN) fibers is studied. The analytical expression of electric field distribution for vCHGB propagating in the GRIN fibers is derived,and the effects of beam modulation parameters and topological charges on beam propagation charactetistics are analyzed with numerical simulation.The results show that when the topological charges exceed two,the splitting behavior of phase singularities varies with different topological charges.During propagation,the beam′s intensity distribution, phase profile, and the spacing between split phase singularities and the origin all exhibit periodic variations with increasing transmission distance.These findings have potential applications in high-capacity,high-speed optical fiber communication systems.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

秦燕文,任乃奎,尹晓金,霍楠,李晋红,王静. GRIN光纤中双曲余弦高斯涡旋光束的相位奇点演化特性[J].光电子激光,2025,35(10):1088~1095

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  • 收稿日期:2024-05-31
  • 最后修改日期:2023-04-28
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  • 在线发布日期: 2024-02-26
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