拉蓋爾-高斯光束在負(fù)折射率介質(zhì)中的傳輸特性研究.pdf

1、負(fù)折射率介質(zhì)是一種同時(shí)具有負(fù)的介電常數(shù)和負(fù)的磁導(dǎo)率的特殊人工合成介質(zhì),又被稱為左手介質(zhì)。負(fù)折射率介質(zhì)具有很多天然介質(zhì)所不具備的奇異物理特性。目前,負(fù)折射率介質(zhì)已從微波段到光波段實(shí)現(xiàn),這將拓展光束傳輸?shù)难芯款I(lǐng)域,并導(dǎo)致光傳輸?shù)脑S多新現(xiàn)象和新特性的出現(xiàn),進(jìn)而使人們有可能獲得新的操控光的手段。負(fù)折射率介質(zhì)的出現(xiàn)對(duì)材料、物理、電子和信息通信等領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性的影響。本文結(jié)合負(fù)折射率介質(zhì)的獨(dú)特性質(zhì)和傳統(tǒng)激光光學(xué)的基本原理開(kāi)展了負(fù)折射率介質(zhì)中拉蓋爾

2、-高斯光束傳輸特性的研究,研究結(jié)果既有重要的科學(xué)意義,同時(shí)也有望拓展負(fù)折射率介質(zhì)在操控光方面的應(yīng)用范圍,具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文的主要工作和取得的成果如下:
　　 第一,利用傍軸光束角譜理論推導(dǎo)了負(fù)折射率介質(zhì)中拉蓋爾-高斯光束的傳輸方程,通過(guò)研究拉蓋爾-高斯光束的相位分布來(lái)分析光束的強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)特性。具體分析了光束模式參數(shù)、Gouy相、頻率和色散對(duì)光束強(qiáng)度和相位旋轉(zhuǎn)特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)方位角相差是導(dǎo)致光束強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)的主要原因。負(fù)折射率引

3、起的逆的Gouy相移將會(huì)導(dǎo)致光束強(qiáng)度反轉(zhuǎn)。在正常色散區(qū)左手材料中光束的強(qiáng)度和相位旋轉(zhuǎn)方向是相反的;而在反常色散區(qū),左手材料中光束的強(qiáng)度和相位旋轉(zhuǎn)方向是相同的。
　　 第二,研究了在梯度負(fù)折射率介質(zhì)中拉蓋爾-高斯光束的傳輸特性。建立了拉蓋爾-高斯光束在梯度負(fù)折射率介質(zhì)中的傳輸模型。理論證明了梯度負(fù)折射率介質(zhì)折射率呈空間梯度分布的特性具有聚焦光束的效應(yīng),當(dāng)聚焦效應(yīng)與光束本身的衍射效應(yīng)相平衡時(shí),可以形成空間孤子,同時(shí)給出了形成空間孤子