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高斯涡旋光束的光束传输因子和峭度参数

周国泉

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高斯涡旋光束的光束传输因子和峭度参数

周国泉

The beam propagation factor and the kurtosis parameter of a Gaussian vortex beam

Zhou Guo-Quan
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  • 基于强度二阶矩定义, 导出了高斯涡旋光束光束传输因子即M2 因子的解析表达式, 高斯涡旋光束的M2 因子唯一取决于拓扑电荷数n. 数值计算表明, 高斯涡旋光束的M2 因子随着拓扑电荷数n的增大而增大. 基于强度高阶矩, 还导出了高斯涡旋光束经傍轴ABCD光学系统传输时峭度参数的解析表达式, 高斯涡旋光束的峭度参数取决于拓扑电荷数n、参数δ、矩阵元A和矩阵元D. 在自由空间传输时, 高斯涡旋光束的峭度参数仅取决于拓扑电荷数n和参数δ. 自由空间传输时, 高斯涡旋光束峭度参数的变化规律为: 峭度参数随参数δ的增大先减小而后趋向于一最小值, 随拓扑电荷数n的增大而减小. 这一研究有助于高斯涡旋光束的实际应用.
    Based on the definition of the second-order moment of intensity, the analytical expression for the beam propagation factor, namely the M2 factor, of a Gaussian vortex beam is derived, which is uniquely determined by the topological charge n. The numerical result indicates that the M2 factor of a Gaussian vortex beam increases with the increase of topological charge n. By means of the higher-order moment of intensity, the analytical expression for the kurtosis parameter of a Gaussian vortex beam passing through a paraxial ABCD optical system is also presented, which depends on topological charge n, parameter δ, transfer matrix elements A and D. When propagating in free space, the kurtosis parameter of a Gaussian vortex beam is determined by topological charge n and parameter δ. With the increase of parameter δ, the kurtosis parameter of a Gaussian vortex beam in free space first decreases and finally tends to a minimal value. Moreover, the kurtosis parameter of a Gaussian vortex beam in free space decreases with the increase of topological charge n. This research is helpful for the practical application of the Gaussian vortex beam.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10974179, 61178016)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10974179, 61178016).
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-04
  • 修回日期:  2012-02-22
  • 刊出日期:  2012-09-05

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