部分相干光束的自修复特性研究

Self-healing of coherent beams (here means the diffraction-free beam) is a unique property of this kind of beam. Coherence is a basic property of light. Studying on the self-healing property of a beam under considering the coherence, namely using a partially coherent beam model, is a basic project. We plan to use wave absorption function to simulate the obstacle. We will study the propagation property of a partially coherent beam that is partially blocked by an obstacle. We will investigate the influence of size, shape and position of obstacle on its self-healing. We will also investigate the influence of coherence, polarization in source plane on its self-healing. We will try to understand its physical law and reveal physical mechanism. These research results will enrich the propagation theory of partially coherent beams and provide theatrical support for their applications on laser communication，image.

完全相干光束的自修复特性(此指无衍射类光束)是此类光束的独特性质。相干性是光束的基本特性。考虑相干性情况下，即采用部分相干光束的模型，研究光束自修复特性是一个基础性课题。本项目拟采用吸波函数模拟障碍物，解析结合数值的方法研究入射部分相干光束被障碍物体部分阻挡后的传输特性。研究障碍物的尺寸、形状、位置分布及光源相干性、偏振性等因素对部分相干光束自修复特性的影响，明确蕴含的物理规律，揭示相应的物理机制。研究结果将丰富部分相干光束的传输理论，为部分相干光束在激光通信、激光成像等领域的应用提供理论支持。

光束自修复特性是指光束因部分遮挡引起光斑破损，但在空间中传输后能恢复到原来的光斑形状。光束的自修复特性最初是在无衍射光束中被发现，后来研究发现部分相干光束也存在自修复特性。本项目研究了部分相干光束自修复特性受各种因素的影响、自修复过程的物理解释、自修复过程的量化表示及自修复特性的应用。研究结果表明当光束光斑越大或者障碍物越大或者光束相干性越高，光束需要更长的传输距离完成自修复过程。同时我们给出了部分相干光束存在自修复现象的条件，此外我们给出了部分相干光束自修复的物理解释即传输中部分相干光束的光强由光源处的振幅和关联函数共同决定，随着光束的传输，关联函数将主导光强的分布，此外障碍物只破坏部分相干光束的振幅而不影响光束的关联函数，所以随着光束的传输，光束的强度将不受障碍物的影响而表现出自修复现象。最后作为应用，我们研究了部分相干光束被障碍物部分阻挡后焦平面附近的辐射力特性。我们研究结果表明焦平面附近的辐射力分布完全不受障碍物的影响，障碍物只影响辐射力大小。我们的研究结果可以应用于成像、微粒捕获及操控方面。