物理光学共轭波概念教学探讨

刘明伟，张禹涛，贾春霞，唐海波，刘小娟

(湖南科技大学 物理与电子科学学院，湖南 湘潭 411201)



物理光学共轭波概念教学探讨

刘明伟，张禹涛，贾春霞，唐海波，刘小娟

(湖南科技大学 物理与电子科学学院，湖南 湘潭 411201)

摘要：物理光学中定义的共轭波和非线性光学中定义的相位共轭波本质上是一样的，都包含了前向共轭波和后向共轭波；由于参照入射波的时间相位因子，物理光学中的共轭波容易被理解为后向共轭波，但教材中的共轭波实例实际上又是前向共轭波。建议教学中在以复振幅的复数共轭引入共轭波概念后，强调共轭波的时间相位因子有2种选取方式，具体化为前向共轭波和后向共轭波，省去“波都来自波前的同一侧”等假设和注释。

关键词：物理光学；共轭波；课程教学；时间反演

共轭波或相位复共轭波是非线性光学和光学全息中非常重要的概念。特别是相位复共轭技术可以对光波相位信息进行实时空间和时间处理，在自适应光学、光学信号处理、光学成像和超低噪声探测等方面有重要的应用[1-2]；在光学全息中，正确使用共轭波也有利于拍摄得到优质全息图[3]。在本科物理光学课程教学中，一般是在“光的电磁理论”部分讲授共轭波概念。然而，现有的物理光学和光学教材中，要么不提共轭波概念；要么以“复振幅互为复数共轭的波称为共轭波”来定义共轭波，但以z=0时的特定波前来举例说明共轭波，且注明“若不特别说明，我们总假设波都来自波前的同一侧”[4]，或者直接定义为“波函数互为共轭复数的两个光波”[5]，所分析的结果更加让人困惑。……