用傅里叶分析法研究艾里光束远场传播特性
本文关键词:用傅里叶分析法研究艾里光束远场传播特性 出处:《光子学报》2017年03期 论文类型:期刊论文
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【摘要】:为了从理论上深入分析新型无衍射光束艾里光束在有限能量条件下的远场传播特性,首先,从决定光波在自由空间传播的一维旁轴波动方程入手,采用傅里叶分析法,结合艾里函数的特殊性质,并利用经过指数衰减的有限能量初始条件,完整给出了有限能量条件下用于精确描述一维艾里光束在自由空间传播特性的波动方程解析解.然后,利用所得到解析解分别对一维和二维艾里光束在自由空间的传播特性进行了研究,重点分析了不同参量条件对艾里光束进行无衍射传播和横向自加速的影响.研究表明:当任意横向尺度为100μm,衰减系数为0.03、0.05、0.07、0.1、0.2时,二维艾里光束无衍射传播距离分别为1 014、624、455、338、193mm;当横向尺度保持不变时,衰减系数越小,艾里光束保持无衍射传播的距离越大;当衰减系数保持不变时,横向尺度越小,艾里光束横向自加速越大.所采用的研究方法也可用于研究艾里光束在介质中的传播特性.
[Abstract]:In order to analyze the far-field propagation characteristics of a new non-diffractive beam, the one-dimensional paraxial wave equation, which determines the propagation of the light wave in free space, is introduced in order to analyze the far-field propagation of the new non-diffractive beam under the condition of finite energy. Fourier analysis method is used to combine the special properties of the Ellis function and the initial condition of finite energy which is exponentially attenuated is used. The analytical solutions of wave equations for describing the propagation characteristics of one-dimensional Ellidean beams in free space under the condition of finite energy are given. The propagation characteristics of one-dimensional and two-dimension Airie beams in free space are studied by using the analytical solutions obtained. The effects of different parameter conditions on the diffraction propagation and transverse self-acceleration of the beam are analyzed. The results show that the attenuation coefficient is 0.03 渭 m when the transverse scale is 100 渭 m. The diffraction-free propagation distances of the two dimensional Aries beams are 1 014 424 455 and 33 38 mm, respectively, at 0. 07 ~ 0. 1 and 0. 2, 0. 2, respectively. The smaller the attenuation coefficient is, the longer the distance of the beam propagating without diffraction is when the transverse scale is kept constant. When the attenuation coefficient remains constant, the smaller the transverse scale is, the greater the transverse self-acceleration of the beam is. The research method used in this paper can also be used to study the propagation characteristics of the beam in the medium.
【作者单位】: 电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室;
【基金】:脉冲功率激光技术国家重点实验室基金(No.2015J1003)资助~~
【分类号】:O436
【正文快照】: 1-40041300引言1979年,Berry和Balazs在量子力学领域证明了用于描述粒子在自由空间传播的一维旁轴波动方程存在一个遵循艾里函数的波包解,该波包解具有无衍射、自加速等新奇的特性.然而,这一研究成果并没有得到广大学者的足够重视,因为理想的艾里波包解携带无限大的能量,这在
【参考文献】
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【二级参考文献】
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,本文编号:1420394
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