三维艾里光束的非傍轴波分析
数学物理
2015-06-03 v1 math.MP
光学
摘要
从波动理论的角度深入探索了三维艾里光束（AiB）。我们利用AiB的精确谱积分推导了基于局部射线的解，这些解不受传统抛物方程（PE）解的限制，并且在远超出傍轴区域和更长距离上有效。AiB主瓣附近的射线拓扑描绘了一个双曲脐点衍射突变，由尖点双层焦散组成，但在远距离处该焦散发生变形，场失去其光束形状。该焦散附近的场由双曲脐点正则积分统一描述，该积分明确地基于从初始场分布获得的焦散局部几何结构。为了适应有限能量AiB，我们还通过添加一个复损耗参数修改了正则积分。使用级数展开计算正则积分，并利用结果识别传统PE解的有效区域。该分析在非色散AiB的框架内进行，其中孔径场随频率缩放，使得射线骨架与频率无关。这种缩放使得理论能够扩展到超宽带（UWB）范围，并确保脉冲场沿弯曲光束轨迹无色散传播，这将在后续出版物中展示。
引用
@article{arxiv.1112.3315,
title = {Non-Paraxial Wave Analysis of 3D Airy Beams},
author = {Y. Kaganovsky and E. Heyman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.3315},
year = {2015}
}