拉蓋爾-高斯光束在負折射率介質中的傳輸特性研究.pdf

1、負折射率介質是一種同時具有負的介電常數(shù)和負的磁導率的特殊人工合成介質,又被稱為左手介質。負折射率介質具有很多天然介質所不具備的奇異物理特性。目前,負折射率介質已從微波段到光波段實現(xiàn),這將拓展光束傳輸?shù)难芯款I域,并導致光傳輸?shù)脑S多新現(xiàn)象和新特性的出現(xiàn),進而使人們有可能獲得新的操控光的手段。負折射率介質的出現(xiàn)對材料、物理、電子和信息通信等領域產生了革命性的影響。本文結合負折射率介質的獨特性質和傳統(tǒng)激光光學的基本原理開展了負折射率介質中拉蓋爾

2、-高斯光束傳輸特性的研究,研究結果既有重要的科學意義,同時也有望拓展負折射率介質在操控光方面的應用范圍,具有實際應用價值。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了負折射率介質中拉蓋爾-高斯光束的傳輸方程,通過研究拉蓋爾-高斯光束的相位分布來分析光束的強度旋轉特性。具體分析了光束模式參數(shù)、Gouy相、頻率和色散對光束強度和相位旋轉特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)方位角相差是導致光束強度旋轉的主要原因。負折射率引

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