离轴高斯-谢尔模型电磁光束的非傍轴传输

基于广义瑞利-索末菲衍射积分公式,推导出了非傍轴离轴高斯-谢尔模型(GSM)电磁光束在自由空间传输3×3交叉谱密度矩阵的解析公式,并用以表示电磁光束在z面的光谱密度(光强)、偏振度和光谱相干度。非傍轴共轴GSM电磁光束和非傍轴离轴高斯电磁光束可为特例来处理。着重研究了离轴参数、自相关和互相关长度对电磁光束的光强、偏振度和光谱相干度的影响。对所得结果用数值计算例做了说明。

部分相干电磁光束在湍流介质中传输的偏振变化

从推广的惠更斯-菲涅尔原理出发,推导出了部分相干电磁光束的偏振态在湍流介质中传输的表达式。并以电磁高斯-谢尔模型(EGSM)光束为例,研究了湍流对电磁高斯-谢尔模型光束偏振态的影响。研究结果表明,对于轴上点,湍流介质的折射率结构常数越大,偏振度趋于最大值的速度越快,达到的最大值越小;光斑越大,偏振度达到最大值的位置离光源越远,在光斑增大的过程中,偏振度所达到的极大值会先增大后减小,最后保持与光源相同的偏振度不变。对于轴外点,一个固定的z,光的偏振度随着离轴距离的增大而逐渐下降,并最终等于零。折射率结构常数越大,偏振度随离轴距离的增大而下降得越缓慢;光斑越大,偏振度随离轴距离的增大下降得越快。

随机电磁光束在生物组织中偏振态的变化

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,以随机电磁高斯-谢尔模型(GSM)光束作为典型的随机电磁光束,推导了随机电磁GSM光束在生物组织中交叉谱密度矩阵元的解析表达式,并用以研究了其在生物组织中传输时轴上偏振度、方位角和椭圆率的变化。结果表明,随机电磁GSM光束在生物组织中轴上偏振度、方位角和椭圆率的变化与折射率结构常数C_n^2、光束参数(λ,σyy和σxy)及传输距离z有关;C_n^2越大,轴上偏振度P极值越小,轴上方位角θ和轴上椭圆率ε极值越大,且极值对应的传输距离越小;当σxx固定,σxx与σyy差值的绝对值越大,P、θ和ε随传输距离的变化率越大;σxy越大,P、θ和ε极值越大;光束在生物组织中传输时,光的偏振态随传输距离的变化范围是很浅的。