GLAD：高(gāo)斯光束的吸收和(hé)自聚焦效應

概述
 

當一束強激光入射到介質中後，由于強光場(chǎng)與介質的非線性作(zuò)用，使得(de)介質的線性折射率上(shàng)會(huì)疊加與入射光強相關的非線性折射率。當入射光束的光強呈現空(kōng)間(jiān)上(shàng)的非均勻分布時(shí)，由此引入的非線性折射率也是非均勻的，這将使不同空(kōng)間(jiān)位置的光所經曆的光程長度不同，即介質對入射光束的作(zuò)用等價于光學透鏡，從而導緻光束的自行(xíng)聚焦效果。
 

特别地，當入射光束強度沿垂直光軸的界面內(nèi)呈高(gāo)斯形時(shí)，且強度足夠産生(shēng)非線性效應的情況下，此時(shí)介質折射率的橫向分布也是鍾形的，從而對入射光束産生(shēng)會(huì)聚作(zuò)用，這就是高(gāo)斯光束的自聚焦效應。

 

系統描述
 

本例重點展示了beer以及sfocus兩個(gè)命令的使用，給出了經過吸收之後高(gāo)斯光束的強度分布輪廓圖，光束的吸收遵循比爾定律并且可(kě)能會(huì)出現自聚焦現象。研究發現，自聚焦效應會(huì)導緻穿透剖面變窄，本例對比了以下四種情況：

（1）理(lǐ)想的高(gāo)斯光束聚焦

（2）經過吸收之後的理(lǐ)想高(gāo)斯光束聚焦

（3）經過吸收和(hé)自聚焦效應之後的理(lǐ)想高(gāo)斯光束聚焦

（4）經過吸收和(hé)自聚焦效應之後的帶有(yǒu)像差的高(gāo)斯光束聚焦

 

圖1.模拟示意圖
 

模拟結果

 

  

圖2.初始理(lǐ)想高(gāo)斯光束光強分布

圖3.理(lǐ)想高(gāo)斯光束的成像切片

 

圖4 介質中存在吸收時(shí)理(lǐ)想高(gāo)斯光束的成像切片

 

圖5.介質中存在吸收同時(shí)考慮自聚焦效應時(shí)理(lǐ)想高(gāo)斯光束的成像切片

圖6.介質中存在吸收同時(shí)考慮自聚焦效應時(shí)帶像差高(gāo)斯光束的成像切片