Compton散射下非傍轴光束的小尺度自聚焦

基于电子和多光子集团非线性Compton散射模型和非傍轴传输方程,得到了多光子非线性Compton散射下的小尺度调制增长率的表达式,讨论了入射与散射光形成耦合非傍轴光对小尺度自聚焦的影响.通过对非傍轴和傍轴情形下小尺度调制的增益谱分析,发现耦合非傍轴光对小尺度调制增益谱的影响程度与光强有关.与散射前相比,随光强的增强,影响更大,总趋势是使小尺度调制增长的截止频率、最快增长频率和最大增长频率迅速减小,而对截止频率和最快增长频率的影响比对最大增长频率的影响更大.     

二维矩形阵列非傍轴离轴高斯光束的合成研究

基于瑞利-索末菲衍射积分公式,推导出非傍轴离轴高斯光束相干合成和非相干合成光束在自由空间中传输的解析公式.用所得结果对非傍轴高斯光束相干合成和非相干合成进行了研究,得到了非傍轴公式在傍轴条件下,能回归到傍轴理论所得结果.远场近似、傍轴离轴高斯光束的相干合成与非相干合成光束传输公式可作为特例给出.数值计算表明,合成光束的光强分布与合成方式(相干合成和非相干合成)、光束束宽w0(或等效于f参数)、光束束数M(N)、离轴参数a(b)以及传输距离z有关.在远场,对于相干合成,M×N束非傍轴高斯光束的合成光束的轴上光强是单束非傍轴高斯光束的轴上光强的M2N2倍;对于非相干合成,M×N束非傍轴高斯光束的合成光束的轴上光强是单束非傍轴高斯光束的轴上光强的MN倍.     

准无衍射Lommel-Gauss光束非傍轴传输的解析

为研究准无衍射Lommel-Gauss光束的非傍轴传输,根据光束传播的独立性和叠加性原理,先将Lommel-Gauss光束展开为无穷项Bessel光束的叠加,然后利用虚源法和格林函数法引入一组能够产生Lommel-Gauss光束的虚光源点,利用Fourier-Bessel变换理论,通过建立对应的非齐次亥姆霍兹方程,计算得到Lommel-Gauss光束传输的非傍轴严格积分表达式.利用该积分表达式推导给出了Lommel-Gauss光束轴上光场分布的非傍轴修正解析表达式,这为定量计算Lommel-Gauss光束的传输特性提供了方便.     

离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性

基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,研究了离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性,推导了离轴径向偏振高斯光束在自由空间中非傍轴传输的解析表达式,并与傍轴的情况进行了对比.研究表明:f参数、离轴系数和传输距离对径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性有着重要的影响,而且,传输距离较远,离轴径向偏振光束的光斑向光轴靠拢,表现出较强的离轴修复能力.这些结论在多束离轴激光束进行光束合成和光束整形的研究中具有重要意义.     

椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中传输特性的变分研究

运用变分法研究傍轴椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性,得到了光束各参量的演化方程和各参量的演化规律的近似解、2个临界功率和2个由强非局域介质特性与初始束宽决定的特征参量ε1和ε2。在0ε1<1/3,0ε2<1/3的前提下,当初始功率等于某一临界功率时,傍轴椭圆高斯光束在传输时,可以保持某一方向的束宽不变,得到空间光孤子。     

平面波通过透镜-微小矩形光阑的衍射

基于矢量瑞利—索末菲衍射理论,推出了激光束通过微小矩形透镜-光阑系统的非傍轴及傍轴传输的近场和远场解析表达式.根据所得到的解析结果,对横向及轴上的光强分布进行了有关数值计算.结果显示:当光阑尺寸远大于激光波长且等效菲涅耳数较小时,傍轴理论有效;光阑孔径与激光波长可比拟时,必须要考虑激光传输的非傍轴效应.     

强非局域介质中的椭圆高斯型损耗空间光孤子

应用解析的方法研究了傍轴椭圆高斯光束在含小损耗椭圆对称强非局域非线性介质中的传输特性，得到了光束各参量的演化方程、束宽的演化规律和2个临界功率。当椭圆对称强非局域介质的响应函数满足一定条件，这2个临界功率相等；当介质损耗足够小，初始功率等于这一临界功率时，傍轴椭圆高斯光束在传输中，其束宽保持缓慢展宽，可以得到椭圆高斯型损耗空间光孤子。     

高斯光束通过透镜-微小圆形光阑系统的衍射

基于矢量瑞利-索末菲衍射理论,推导出了高斯光束通过微小圆形透镜-光阑系统的非傍轴及傍轴传输的近场和远场解析表达式.根据所得到的解析结果,对横向及纵向的光强分布进行了有关数值计算.研究结果显示:当光阑尺寸远大于激光波长且高斯宽度较大时,傍轴理论有效;光阑孔径与激光波长可比拟时,必须要考虑激光传输的非傍轴效应.     

另类非傍轴TM高斯光束的传输解

当激光束的横向光斑尺寸是波长量级甚至是亚波长量级时,傍轴近似失效,必须采用非傍轴描述.高斯光束作为球面激光腔的横基模,迄今为止已提出很多方法来描述非傍轴条件下的高斯光束.赫兹矢量呈高斯分布的另类非傍轴TM高斯光束,是麦克斯韦方程组的高斯波解,是共焦腔和半共焦腔的本征值.为了进一步分析其传输特性和指导应用,在近场将另类非傍轴TM高斯光束的积分解表示成f的幂级数形式的级数解,并退化到傍轴条件给出了傍轴解.所给出的级数传输解对传输距离和初始高斯半宽度有一定的适用范围.在远场利用静止位相法给出了解析的光场,同时对另类非傍轴TM高斯光束的源分布和传输强度分布作了计算和分析,显示了其与一般非傍轴高斯光束的差异.     

非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场传输特性

为了研究非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场传输特性,从非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束概念出发,运用Wigner分布函数,对非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场特性进行了理论分析,得出了一阶情况下的解析传输公式及光强分布表达式,根据仿真结果分析出表达式中3个主要参数f、fσ、g对厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输的影响,在调制参数g一定时,束腰参数f和相干参数fσ对非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束的非傍轴性起了至关重要的作用;非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束在传输过程中当g不变时,其远场发散角的渐进值也会因fσ的增大而减小.     

关于调制棒场粒子运动问题

本文讨论了微张型棒调制场中电子运动情况.写出了运动微分方程。就傍轴情况得到了运动方程.最后联系到平行棒场情况及其基本概念,以便应用到实际情况中.     

光束质量因子的研究

应用标量光场的角谱表示,推导了具有轴对称性的傍轴、非傍轴标量光束的光强二阶矩的传输规律。在此基础上,给出了光束的束腰半径、远场发散角及光束质量因子M2。对傍轴标量光束,证明了光束质量因子M2≥1;对非傍轴标量光束,指出当光束束腰半径很小时,其光束质量因子M2可以小于1,并随光束的束腰半径Wmin趋于零而趋向于零。     

非局域耗散介质中椭圆高斯光束的传输特性

利用变分法对傍轴椭圆高斯光束在耗散的并具有椭圆对称响应的强非局域克尔介质中的传输特性进行了研究,得到了光束各参量所满足的演化方程．结果表明：当损耗足够小时,不同入射功率情况下椭圆高斯光束的长、短轴分别作不同周期、不同幅度的周期振荡,并总体呈现展宽趋势．     

关于调制棒场粒子运动及其基点问题

在本文作者前此研究的基础上,进一步获得了微张型棒调制场中傍轴逆入电子运动方程,及微张型棒调制场基点的位置,以便实际应用。文中对此型场基点的存在性作了深入的分析。     

弱非局域介质中的高斯型空间光孤子

利用变分法研究了1＋1维傍轴高斯光束在弱非局域非线性介质中的传输特性,得到了光束各参量的演化方程以及空间孤子存在的条件,并对弱非局域非线性介质中的高斯型空间光孤子的稳定性进行了分析。     

旋转对称的电子光学系统有空间电荷存在时,相对论修正的像差

本文是从一般研究像差的方法——光程函数法——出发,按照作者以前的工作一样,假定空间电荷是按旋转对称分布,且是解析函数。利用变分原理,并以简正形式来处理,获得了旋转对称电子光学系统在具有空间电荷时,相对论修正的傍轴轨迹方程和各种特殊形式的横向像差公式。     

强非局域介质中傍轴高斯光束在传输特性的变分研究

利用变分原理,研究了三维傍轴高斯光束在轴对称强非局域非线性介质中的传输特性,得到了傍轴高斯光束各参量的演化规律和一个临界功率。当初始功率等于临界功率时,可以得到一个稳定的空间孤子,而一般情形下,束宽则作周期的压缩或展宽变化。     

单周期以上双曲正割脉冲光束的传输性质

从傍轴波动方程出发,给出了超短双曲正割脉冲光束的解析解.此解可以描述单周期以上的超短双曲正割脉冲光束.此脉冲光束解的每个频率分量都是高斯函数与双曲正割函数乘积的形式,具有相同的衍射距离参数.对这种超短脉冲光束在自由空间中的传输性质进行了研究.     

弱非局域介质中1＋2维高斯型损耗空间光孤子

利用变分法研究了1＋2维傍轴高斯型光束在含有小损耗的弱非局域非线性介质中的传输特性,得到了光束各参量的演化方程和一个临界功率。在介质损耗足够小的前提下,当光束初始功率等于临界功率时,得到了一个束宽随传输距离缓慢展宽了的1＋2维高斯光束型准空间光孤子—损耗空间光孤子。     

强非局域介质中傍轴高斯光束在传输特陛的变分研究

利用变分原理，研究了三维傍轴高斯光束在轴对称强非局域非线性介质中的传输特性．得到了傍轴高斯光束各参量的演化规律和一个临界功率。当初始功率等于临界功率时，可以得到一个稳定的空间孤子，而一般情形下，束宽则作周期的压缩或展宽变化。