梯度折射率下赫米余弦高斯光束的传输特性与调控

本文主要探讨了厄米余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性，这是物理光学领域的一个重要研究方向。基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法，研究人员通过对这种特殊光束在非均匀折射率环境中传播的深入分析，得出了光场的具体数学表达式。这个表达式不仅揭示了光束的动态行为，还为理解和控制光在复杂介质中的传播提供了理论基础。 在梯度折射率介质中，光强的分布表现出显著的空间周期性变化，其中最大光强的位置受到梯度折射率系数β的直接影响。当梯度折射率系数增加时，轴线上最大光强并不是线性变化，而是呈现出一个非单调的趋势，随着调制参数α的增大，光强不仅减少，而且可能形成空心分布的模式。这意味着光束的能量集中程度会随着介质的折射率梯度而改变。 在水平方向（即同一传输面上），横向光强的变化则更为复杂。它随着梯度折射率系数β的增加先呈上升趋势，但随后迅速减小。这种现象反映了折射率梯度对光束扩散效应的显著影响，随着折射率的不均匀性增强，光束的横向扩展速度加快。 同时，文章指出，即使调制参数α值增大，光强保持相对稳定，然而束腰宽度（光束横截面的大小）却会变窄。这表明在保持光束强度的同时，通过调整调制参数，可以有效地控制光束的形状和聚焦性能。 这项研究对于理解厄米余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传播行为，以及在光通信、光学数据处理、光纤传感等领域可能的应用具有重要意义。通过数值模拟，科学家们能够优化光束传输的性能，为未来的光子学器件设计提供重要的理论指导。