GLAD：傳輸中的相位因子與古伊相移

概述
 

與相同頻率的平面波相比，聚焦高(gāo)斯光束傳輸時(shí)會(huì)産生(shēng)額外的相移。這種相移是由德國科學家(jiā)Gouy發現的，故稱為(wèi)古伊相移。其定義為(wèi)：

 

其中zR為(wèi)高(gāo)斯光束的瑞利長度，z=0對應高(gāo)斯光束的束腰位置。高(gāo)斯光束傳輸經過束腰位置前後時(shí)對應的古伊相移為(wèi)。高(gāo)斯光束聚焦傳輸過程中會(huì)産生(shēng)古伊相移的根本原因在于：高(gāo)斯光束可(kě)以視(shì)為(wèi)一系列不同空(kōng)間(jiān)頻率分量的平面波的集合。那(nà)些(xiē)傳輸方向與光軸方向存在一定角度的平面波分量在傳輸過程中經曆了一些(xiē)相移。這些(xiē)分量的綜合作(zuò)用使得(de)高(gāo)斯光束相對于沿光軸方向傳輸的平面波産生(shēng)了古伊相移。

 

系統描述
 

本例介紹了球面高(gāo)斯光束的相位移動。高(gāo)斯光束在束腰處的表達式為(wèi)：

 

一個(gè)球面高(gāo)斯光波添加了一個(gè)二次相位因子之後表達式為(wèi)：

 

k為(wèi)波數(shù)，R為(wèi)相位面的半徑。在束腰處R=∞，相位因子消失。

 

為(wèi)了精确量化菲涅耳衍射，高(gāo)斯光束的傳輸需要按照下面的公式進行(xíng)：

 

 

分别考慮上(shàng)表中的每一項，在瑞利長度中，振幅下降到原來(lái)的，相位偏轉-45°，得(de)到的值為(wèi)(0.5,-0.5)，在1e9位置處，相位偏轉-90°。從束腰處負的傳播導緻正的相位偏轉因子。在1e9位置處，振幅大(dà)小(xiǎo)為(wèi)2.946e-6。