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雙曲正弦-高斯光束在負折射率介質(zhì)材料中的傳輸特性
何靜1,霍雅潔2 2021/2/10 19:20:05
（1.重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院，重慶401520；2.重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院，重慶401520）
作者簡介：何靜（1988-），女，碩士，講師，研究方向為激光的傳輸特性。
摘要：討論了雙曲正弦-高斯光束在負折射率介質(zhì)中的傳輸特性。利用廣義惠更斯-菲涅耳衍射積分的方法推導(dǎo)了雙曲正弦-高斯光束在左手介質(zhì)中傳輸?shù)慕馕龉剑υ摴竭M行了數(shù)值計算和分析。研究結(jié)果顯示：雙曲正弦-高斯光束在通過各向同性負折射率介質(zhì)材料的時候，其介質(zhì)材料負折射率的改變，只會對軸上最大光強的位置產(chǎn)生影響，這個最大光強位置又恰好是光束在介質(zhì)中聚焦的位置，即負折射率介質(zhì)材料中的負折射率只能影響光束的兩次聚焦位置；在介質(zhì)材料內(nèi)部傳輸時，隨著介質(zhì)負折射率絕對值的增加，其軸上最大光強位置隨之增加。
關(guān)鍵詞：雙曲正弦-高斯光束；負折射率介質(zhì)材料；傳輸；廣義惠更斯-菲涅爾衍射積分
Abstract： The propagation properties of Hyperbolic sine-Gauss beam through a negative refractive index materials slab are studied. Base on the generalized Huygens-Fresnel diffraction integral method got the propagation expressions that the Hyperbolic sine-Gauss beam through a negative refractive index materials slab, and calculation and analysis it. The results showed that, when Hyperbolic sine-Gauss beam through a negative refractive index materials slab, it’s negative refractive index only change the position of axis maximum light intensity. Because of the position of axis maximum light intensity is the position of the beam focusing, so the negative refractive index affects that the position of the beam two focusing. Inside the slab, with the increase of negative refractive index, the position of axis maximum light intensity was increase.
Keywords: Hyperbolic sine-Gauss beam,Negative index material, propagation properties,generalized Huygens-Fresnel diffraction integral method
引言
隨著科技的日趨發(fā)展，光子代替電子已經(jīng)成為一種趨勢，然而能夠操控光子的新介質(zhì)又非常少，負折射率介質(zhì)[1]作為一種極少能操控光子的新介質(zhì)，它具有非常高的研究和探索價值。此外，又因為負折射率介質(zhì)同時具有多種特殊的物理特性，電磁特性[2]，特別是它的光學(xué)特性[3-4]，這讓負折射率介質(zhì)又能被制作成為各種光學(xué)元件來應(yīng)用到現(xiàn)代科學(xué)當(dāng)中。目前，國內(nèi)外專家學(xué)者對高斯光束的傳輸特性進行了大量的研究[5-9]，對負折射率介質(zhì)的特性也做了大量的研究[10-11]。但是專門針對雙曲正弦-高斯光束在負折射率介質(zhì)中傳輸特性的研究較少。本文主要以雙曲正弦-高斯光束為例，對激光束在負折射率介質(zhì)內(nèi)部傳輸特性進行深入研究。主要討論了負折射率材料的負折射率對傳輸特性的影響和激光束的光束參數(shù)對傳輸特性的影響，最后對研究結(jié)果做了詳細分析。
1 雙曲正弦-高斯光束通過一階ABCD光學(xué)系統(tǒng)的傳輸公式
在z=0的平面上，雙曲正弦-高斯光束的場分布為[12]
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本文研究了雙曲正弦-高斯光束在各向同性的負折射率介質(zhì)材料中傳輸特性，研究表明，隨著負折射率介質(zhì)材料的負折射率的改變，軸上最大光強位置將隨之發(fā)生改變，即光束在聚焦的位置發(fā)生變化，介質(zhì)折射率的不同會直接影響光束的聚焦。當(dāng)負折射率介質(zhì)材料的負折射率絕對值（未完，下一頁）
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