截断系数对皮尔斯光束聚焦行为的影响

基于无势阱的薛定谔方程,通过解析方法推导出了描述皮尔斯-高斯光束演化的动力学解。结果显示:皮尔斯光束的各个瓣在横向上做加速运动,离主瓣越远,加速度越大,这就导致了这些旁瓣和主瓣在同时到达了同一位置,呈现出聚焦行为。当越过这一位置,加速度方向变为沿x轴负方向,这时光束在横向上做减速运动,越靠外的旁瓣做减速运动的加速度越大,这样就导致了主瓣和旁瓣的分离,强度分布发生倒逆,最终形成了聚焦翻转的演化图样。根据解析结果,给出了小截断系数的情况下皮尔斯-高斯光束聚焦距离的数学表达式z=2,并得到了数值模拟的验证。此外,数值研究了截断系数对皮尔斯-高斯光束动力学行为的影响。研究结果表明:随截断系数的增加,皮尔斯-高斯光束的聚焦行为会逐渐减弱。当截断系数较大时,皮尔斯-高斯光束的聚焦行为完全消失,取而代之的是扩散行为。最后,进一步给出了皮尔斯光束聚焦位置以及聚焦处的峰值功率对截断系数的依赖关系,结果显示:随截断系数的增加,聚焦距离在逐渐减小,而聚焦处的峰值功率则会快速减小。