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第25卷第4期2017年4月
光学精密工程
OpticsandPrecisionEngineering
Vol.25No.4Apr.2017
文章编号1004-924X(2017)04-0835-07
高斯涡旋光束通过像散透镜后的相位奇异特性
唐碧华1,郑尚彬1,张勇1,罗亚梅1,2?,高曾辉2(1.西南医科大学医学信息与工程学院,四川泸州646000;
2.宜宾学院计算物理重点实验室,四川宜宾644000)
摘要:光场相位奇异特性研究在奇点光学研究领域中具有非常重要的意义。本文运用广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式推导出高斯涡旋光束通过像散透镜后的光场分布表达式,并研究了它在几何焦平面上的相位奇异特性。结果表明,高斯涡旋光束通过像散透镜后在几何焦平面上存在相位奇点,相位奇点受到透镜的像散系数、光束束腰宽度和涡旋离轴量等参数的影响。在一定条件下,几何焦平面上出现直刃型位错线或光涡旋。当像散系数为0时,光涡旋出现在y轴上。当像散系数不为0,而涡旋离轴量为0时,会出现直刃型位错线或光涡旋,且各自的位置都非常稳定。当像散系数、涡旋离轴量或束腰宽度改变时,光涡旋会发生移动。这对光学元器件的设计和涡旋光束相位奇点的控制有一定的参考价值。
关键词:奇点光学;高斯涡旋光束;像散透镜;相位奇点
中图分类号:O436文献标识码:Adoi:10.3788/OPE.0835
PhasesingularitiesofGaussianvortexbeamsthroughanastigmaticlens
TANGBi-hua1,ZHENGShang-bin1,ZHANGYong1,LUOYa-mei1,2?,GAOZeng-hui2
(1.SchoolofMedicalInformationandEngineering,SouthwestMedicalUniversity,Luzhou646000,China;
2.KeyLaboratoryofComputationalPhysics,YibinUniversity,Yibin644000,China)?Correspondingauthor,E-mail:luoluoeryan@126.com
Abstract:Theresearchofphasesingularityinlightfieldsissignificantinsingularoptics.Herein,theexpressionsoffielddistributionandphasesingularitydistributionforGaussianvortexbeamsthroughanastigmaticlenswerederivedbasedonthegeneralizedHuygens-Fresneldiffractionintegralformula,inordertostudyphasesingularitiesatgeometricalfocalplane.Theresultsshowthatthephasesingu-laritiesthatappearatthegeometricalfocalplanewhenGaussianvortexbeamspassthroughanastig-maticlens,aredependentontheastigmaticcoefficient,waistwidthandoff-axisdistanceofvortex.Undercertainconditions,astraightedgedislocationoranopticalvortexappearsatthegeometricalfo-calplane.Theopticalvortexlocatesontheyaxiswhentheastigmaticcoefficientiszero.Otherwisewiththeoff-axisdistanceofzero,thereisafixedstraightedgedislocationorastableopticalvortex.Theopticalvortexmoveswiththevariationofas
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