艾里光束是一種無(wú)衍射光束，具有傳統(tǒng)高斯光束所不具備的特征，如自彎曲和自愈特性，以及非對(duì)稱的光場(chǎng)分布。本書(shū)采用波動(dòng)光學(xué)方法和矩陣光學(xué)方法，系統(tǒng)地研究了艾里光束在各種光學(xué)介質(zhì)中的傳播特征，分析不同光學(xué)介質(zhì)對(duì)艾里光束信號(hào)的調(diào)制效果。本書(shū)內(nèi)容包括：傍軸光束和艾里光束的基本理論、艾里光束在單軸晶體中的傳播特征、艾里光束在非均勻光學(xué)介質(zhì)中的傳播、艾里光束的自旋輸運(yùn)研究。本書(shū)對(duì)于進(jìn)一步探究無(wú)衍射光束的應(yīng)用與發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義，可以為基于艾里光束的光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)的研究提供參考。本書(shū)可供從事光學(xué)信息調(diào)控技術(shù)的科研人員使用，也可供高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生參考。
本書(shū)采用波動(dòng)光學(xué)方法和矩陣光學(xué)方法，系統(tǒng)地介紹艾里光束在自由空間以及不同的光學(xué)介質(zhì)中的傳播特征，分析不同光學(xué)介質(zhì)對(duì)艾里光束信號(hào)的調(diào)制效果。同時(shí)，由于艾里光束具有特殊的非對(duì)稱光場(chǎng)分布，也考慮了自旋軌道耦合對(duì)艾里光束傳播的影響。對(duì)于進(jìn)一步探究艾里光束及其他自加速光束的應(yīng)用與發(fā)展有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值，可以為基于光波導(dǎo)的光學(xué)器件設(shè)計(jì)提供參考。
艾里光束是一種無(wú)衍射光束，具有自彎曲和自愈特性，艾里光束還具有非軸對(duì)稱的光場(chǎng)分布，這些都是傳統(tǒng)的高斯光束所不具備的奇異特征。艾里光束在非均勻光學(xué)介質(zhì)中傳播時(shí)，非均勻性將會(huì)導(dǎo)致自旋軌道耦合，同樣也會(huì)出現(xiàn)自旋霍爾效應(yīng)。本書(shū)主要研究艾里光束在各種光學(xué)介質(zhì)中的傳播特征，其研究?jī)?nèi)容對(duì)于進(jìn)一步加深對(duì)無(wú)衍射光束的理解有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值，可以為基于艾里光束的光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)研究提供參考。
本書(shū)是筆者在長(zhǎng)期對(duì)光電信息調(diào)控技術(shù)研究的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)而成。本書(shū)從基本的傍軸光學(xué)理論出發(fā)，系統(tǒng)介紹了艾里光束在自由空間以及各種光學(xué)介質(zhì)中的傳播行為，揭示了光場(chǎng)內(nèi)稟結(jié)構(gòu)對(duì)光束傳播的影響。全書(shū)內(nèi)容共分為5章。第1章介紹了傍軸光學(xué)基本理論以及幾種基本的結(jié)構(gòu)光場(chǎng)；第2章介紹了艾里光束的基本概念，包括艾里光束的無(wú)衍射、自彎曲(自加速)、自愈特征；第3章介紹了艾里光束在單軸晶體中的傳播特征，分垂直于光軸和平行于光軸兩種情況進(jìn)行討論；第4章介紹了艾里光束傳播的研究方法，包括艾里光束在手性介質(zhì)和非均勻介質(zhì)中的傳播；第5章介紹了艾里光束在非均勻光學(xué)介質(zhì)中的自旋輸運(yùn)特征。
本書(shū)的出版得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11974101)的資助及河南科技大學(xué)的大力支持，在此表示感謝!
限于筆者水平，書(shū)中內(nèi)容有不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者給予批評(píng)指正。
著者
2022年10月
第1章傍軸光束基本理論
1.1傍軸波動(dòng)方程2
1.1.1傍軸近似2
1.1.2傍軸波動(dòng)方程4
1.2高斯光束7
1.2.1高斯光束復(fù)振幅7
1.2.2高斯光束的特征8
1.3傍軸光束類(lèi)型10
1.3.1無(wú)衍射傍軸光束10
1.3.2渦旋光束12
1.3.3矢量光束14
第2章艾里光束的基本描述
2.1艾里光束18
2.1.1艾里光束的復(fù)振幅18
2.1.2艾里光束的場(chǎng)分布19
2.2艾里光束的傳播特征22
2.2.1無(wú)衍射特征22
2.2.2自加速特征23
2.2.3自愈特征24
第3章艾里光束在單軸晶體中的傳播特征
3.1光的單軸晶體中的傳播理論28
3.1.1光垂直于光軸入射28
3.1.2光沿光軸入射46
3.2艾里光束在單軸晶體中的傳播特征55
3.2.1艾里光束垂直于光軸入射55
3.2.2艾里光束沿光軸入射66
第4章艾里光束在非均勻光學(xué)介質(zhì)中的傳播
4.1艾里光束在手性介質(zhì)中的傳播76
4.1.1手性介質(zhì)的光學(xué)變換矩陣76
4.1.2艾里光束在手性介質(zhì)中的演化規(guī)律77
4.2艾里光束在非均勻介質(zhì)中的相變82
4.2.1基于波動(dòng)光學(xué)的艾里光束相變研究82
4.2.2基于矩陣光學(xué)的艾里光束相變研究97
第5章艾里光束的自旋輸運(yùn)研究
5.1光的自旋霍爾效應(yīng)和貝里相位104
5.1.1非均勻介質(zhì)中的自旋霍爾效應(yīng)104
5.1.2絕熱演化與貝里幾何相位109
5.1.3貝里幾何相位的經(jīng)典光學(xué)測(cè)量111
5.2基于復(fù)幾何光學(xué)的高斯光束演化115
5.3基于矩陣光學(xué)的傍軸光束傳播120
5.3.1非均勻介質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)的傳播矩陣121
5.3.2柯林斯衍射積分的修正133
5.3.3包含自旋軌道耦合修正的光學(xué)矩陣134
5.4基于矩陣光學(xué)方法的自旋光輸運(yùn)研究137
5.5艾里光束在非均勻介質(zhì)中的自旋輸運(yùn)143
5.5.1線性非均勻介質(zhì)中的艾里光束自旋輸運(yùn)效應(yīng)144
5.5.2拋物線形非均勻介質(zhì)中的艾里光束自旋輸運(yùn)效應(yīng)149
參考文獻(xiàn)
書(shū)單推薦
