任意光束与介质Z扫描技术：新型模拟方法

"任意光束形状和介质厚度的Z扫描技术" 本文主要探讨了一种新的Z扫描技术，该技术能够处理任意形状光束在光致折射率变化介质中的传输和聚焦问题，尤其适用于任意介质厚度的计算。这项技术是基于分步傅里叶算法和坐标变换理论建立的，它为Z扫描的开孔和闭孔拟合提供了有效的计算方法。 Z扫描是一种常见的非线性光学测量技术，用于评估材料的非线性吸收和折射率特性。传统上，这种技术主要针对高斯光束在薄介质中的应用。然而，随着光学技术的发展，各种特殊形状的光束如平顶光束和涡旋光束被广泛应用，因此，需要更通用的Z扫描模型来适应这些光束在不同介质条件下的行为。 本文中，作者首先介绍了利用分步傅里叶算法和坐标变换理论建立的新方法。这种方法可以精确模拟光束在光致折射率改变介质中的传播，不仅适用于薄介质，也能够处理厚介质的情况。在薄介质和高斯光束条件下，新方法的拟合曲线与经典算法的结果一致，验证了其准确性。对于平顶光束，新方法的拟合结果与实验数据高度吻合，显示了其在处理非高斯光束时的适用性。 为了进一步验证该方法的有效性，研究人员用它来测量了LiTaO3晶体的非线性吸收和非线性折射率系数。LiTaO3是一种常见的非线性光学材料，常用于光学频率转换和电光调制等应用。通过Z扫描技术，他们获得了准确的非线性光学参数，证明了新方法在实际应用中的价值。 此外，研究还深入分析了高斯光束和涡旋光束在厚介质中的Z扫描过程。涡旋光束因其独特的螺旋波前和轨道角动量在量子通信和光学操控等领域有重要应用，对其非线性特性的研究有助于优化相关技术的设计。 这项工作提出了一种适用于任意光束形状和介质厚度的Z扫描技术，扩展了Z扫描技术的应用范围，为非线性光学材料的研究和新型光束的性能评估提供了有力工具。未来，这种技术有望在非线性光学、量子光学以及光子学等多个领域发挥重要作用。