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超短脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束在群速度色散体介质中的传输
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O438.2[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室,广东广州510631
  • 相关基金:国家自然科学基金资助课题(10804033)
作者: 陆大全[1]
中文摘要:

基于脉冲光束在群速度色散体介质中的传输方程,通过傅里叶变换的方法,将超短脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束的时空传输问题转换为谱域的空间传输问题.在谱域中单色连续光的复宗量拉盖尔-高斯光束解的基础上,利用拉盖尔多项式的递推关系式得到了时间域中超短脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束的解析解.此类超短脉冲光束各频谱分量的空间分布为复宗量拉盖尔-高斯光束,并且各频谱分量具有同样的衍射程度.由于各高阶超短脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束解仅为超短脉冲基模高斯光束解不同阶次的偏微分,可以很容易得到其时空光场分布.基于负色散介质中的(0,2)模超短脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束,我们研究了此类超短脉冲光束的传输性质.结果表明:在传输过程中,其时间和空间分布均逐渐增大.除此之外,光束边沿还发生了相对光束中心的脉冲延迟.该延迟来源于两方面:其一为光束的非均匀群速度分布;其二为衍射导致的频率红移.随着脉冲宽度的增加,光束边沿的延迟效应迅速减弱,当脉冲宽度达到5倍振荡周期时,该效应可以忽略不计.

英文摘要:

Based on the propagation equation which governs the propagation of ultra-short pulsed beams in group velocity dispersive media, and by utilizing the Fourier transform technique, the spatiotemporal propagation problem of the ultra-short pulsed elegant Laguerre Gaussian beams is reduced to the spatial propagation problem in spectrum domain. On the basis of the solution of the monochromatic elegant Laguerre-Gaussian beams in spectrum domain, the analytical solutions of ultra-short pulsed elegant Laguerre-Gaussian beams in dispersive media are obtained by using of the property of Laguerre polynomial. Each frequency component of an ultra-short pulsed elegant Laguerre-Gaussian beam has the same Laguerre-Gaussian profile and the same diffraction degree. The spatiotemporal distribution of higher-order ultra-short pulsed elegant Laguerre-Gaussian beams can be readily obtained from the partial differential on the ultra-short pulsed fundamental Gaussian beam. The propagation property of this type of pulsed beams is studied based on the (0, 2) mode ultra short pulsed elegant Laguerre-Gaussian beam. It shows that the spatial and temporal distribution expand in propagation. And the pulse at the beam periphery is delayed compared to that around the beam center. The delay originates from i) the non-uniform distribution of the group velocity and ii) the red-shift caused by the diffraction. The delay effect decreases with the pulse duration and is negligible when the pulse duration is up to 5 times of the oscillation periods.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876