拉盖尔-高斯光束双缝衍射图样的仿真

徐全学 ,郑思敏,王 涛

(1.拉萨师范高等专科学校 数学和自然科学系,西藏 拉萨 850007； 2.四川师范大学 物理与电子工程学院,四川 成都 610068)

1992年Allen等[1]在实验中发现，光束在近轴传播的近似条件下会形成具有螺旋相位波前或相位奇点的特殊光场,这种光束称为涡旋光束,光束中的每个光子携带lh的轨道角动量, 该光束的表达式中带有螺旋相位因子exp(ilθ)，其中l为拓扑荷数，θ为方位角.拉盖尔-高斯光束是一种典型的人造涡旋光束,通常可以采用衍射光栅[2]、螺旋相位片[3]和全息叉形光栅[4]等方法生成.由于拉盖尔-高斯光束在传输过程中能够保持较高的稳定性，且具有轨道角动量和螺旋分布的相位结构，因此在光学俘获、光镊、量子信息处理、自由空间光通信等领域得到了广泛应用[5-14].

近年来，涡旋光束的单缝衍射成为人们关注的热点，国内外学者也对涡旋光束的衍射现象进行过相关研究.2008年，Soares等[15]通过拉盖尔-高斯光束三角孔衍射实验测量了拓扑荷值；2009年和2011年，王涛等[16]和高福海等[17]分别研究了拉盖尔-高斯光束经过单缝衍射后的光强分布情况.2014年，谌娟等[18]对拉盖尔-高斯光束中的圆孔衍射、单缝衍射和方孔衍射进行了研究，并分析了拉盖尔-高斯光束的相位结构对光束衍射后场分布的影响.这些成果为推进涡旋光束衍射技术的应用奠定了重要的实验与理论基础，然而，到目前为止，还没有关于涡旋光束经过双缝衍射的报道，因此，本文将对此进行研究，并利……