论文部分内容阅读
在工程领域中,光场的标量衍射理论有着十分重要的作用。但是,光的运动规律由Maxwell方程组描述,其本质是矢量场。对于小尺度大角度光束,标量衍射理论已不再有效,必须考虑光的矢量特性[1-7]。另一方面,光强的定义是多样的。对于傍轴标量光束,光强被定义为光振动复振幅绝对值的平方I=｜U((r))｜2[8-10]；对非傍轴标量光束,则构造了守恒流(J),用精确光强定义Jz描述光束的能量分布[8,11～13]。非傍轴矢量光束的光强则被定义为单位时间单位面积内所流过的能量平均值<(S)·(n)>,即能流密度矢量<(S)>在法线方向上的投影[8,11,14]。另一方面,光束的束腰、远场发散角和光束质量因子等是描述光束传播规律的重要表征参量。标量光束的传播特性可用二阶矩描述,但在一般情形下,矢量光束的二阶矩是发散的,需要采用其他方法描述矢量光束的传播问题。本文运用光束横截面上光强的三种定义I,Jz和,采用二阶矩和桶中功率两种方法对光束的传播特性进行了详细的数值计算和比较研究,分析了光束传播特性标量描述的有效性。