Airy光束的线性及非线性调控

摘要

众所周知衍射是波动的基本现象，在真空或者均匀介质中，由于包含着各个不同角度的传播分量，空间有限大小的光波的能量总是趋于发散分布的。但是在光学领域中存在一类特殊的光束可以无衍射传播，其中最有名的无衍射光束要数Durnin提出的贝塞尔光束。贝塞尔光束的一系列工作为以后发现其他有趣的无衍射光束铺平了道路。在1979年，M.V.Berry和N.L.Balazs发现了薛定谔方程中存在着一个无色散解——一维Airy波包，到2007年，中佛罗里达大学UCF的研究人员通过物理类比的思想得到了傍轴光传播方程中的Airy光束的解。Airy光束是继无衍射贝塞尔光、马修光及其高阶形式之后发现的又一种独特的无衍射光束。其自2007年人们首次在实验中实现以来受到了越来越广泛的关注。特别是其具有的无衍射、自加速和自修复性质在粒子操控，等离子弯曲通道，时空弹等方面具有很大的应用价值。本论文不仅探讨了在均匀介质中对一维Airy光进行非线性调控，同时还研究了新型Airy乘积光束的线性与非线性传播特性。
　　 本论文的主要内容和主要取得的成果如下:
　　 第一，对无衍射一维Airy光束进行了非线性调控。首次从理论和实验上研究了无衍射一维Airy光束在自聚焦和自散焦非线性下的演化过程。一维Airy光束在自聚焦非线性时满足特定的条件是可以稳定传输的，它比二维Airy光束能更好地保持其自身传输特性。
　　 第二，three-Airy乘积光束的构建和传播特性的研究。three-Airy乘积光束不再具有无衍射和自弯曲的特性，其能量是有限的，且具有一定的空间旋转对称性。在已知的Airy光研究基础的前提下，搭建实验光路，构建乘积光束，研究three-Airy乘积光束在自由空间中的线性传播行为，及光折变非线性效应对three-Airy乘积光束传播行为的影响，实验结果与数值模拟有很好的吻合。

目录

声明

摘要

第一章 前言

第一节 Airy光束简介

1．1．1 Airy光束的构建

1．1．2 Airy光束的传播特性

1．1．3 Airy光束的应用

第二节 Airy光束的线性调控

第三节 Airy光束的非线性调控

第四节 本论文研究内容

第二章 理论基础

第一节 光折变效应简介

2．1．1 光折变效应的物理机制

2．1．2 光折变效应的主要特征

2．1．3 光折变效应存在的条件

2．1．4 光折变非线性与强光非线性的比较

第二节 光折变晶体中非线性光的传输

2．2．1 线性电光效应

2．2．2 带输运模型

第三节 光束的傍轴近似传播方程

第四节 无衍射加速Airy光的相关理论

第五节 本章小结

第三章 一维Airy光束非线性调控

第一节 一维Airy光束非线性调控的理论依据及数值模拟

第二节 实验观测

3．2．1 实验方案设计

3．2．2 一维Airy光束在不同弯曲轨道的条件下受非线性影响

第三节 本章小结

第四章 three-Airy乘积光束的传播特性

第一节 乘积光束构建的理论基础

第二节 实验观测

4．2．1 实验方案设计

4．2．2 线性传输行为

4．2．3 非线性传输行为

第三节 本章小结

第五章 总结与展望

第一节 总结

第二节 工作展望

参考文献

致谢

个人简历