Paraxial ray optics cloaking
尽管在光学空间隐身方面有很大的兴趣和进展，但在可见光区的三维（3D）、透射、连续多方向隐身尚未得到证实。在这里，我们实验证明这样的斗篷使用射线光学，虽然有一些边缘效应。我们的设备不需要新材料，使用各向同性现成的光学器件，易于缩放以掩盖任意大的物体，并且与光学材料的选择一样宽带，所有这些都是当前隐身方案的挑战。此外，我们提供了一个简洁的形式主义，量化和生产完美的光学斗篷在小角度（“傍轴”）的限制。
2014-11-08 physics.optics
Aberration-like cusped focusing in the post-paraxial Talbot effect
我们提出了一个分析的自成像在一个制度超越的傍轴，从简单的傍轴传播的偏差导致明显的自成像像差。由此产生的结构是没有光线的像差的例子，并使用后傍轴理论进行了分析描述。他们被证明涉及到，但令人惊讶的是不精确复制，一个标准的积分表示的衍射尖。除了Talbot效应之外，这个结果是重要的，因为它说明了像差的影响-如用尖状图案替换完美焦点所表现的-可以作为改善近轴近似的结果而发生，而不是由于光学系统中的缺陷。
2012-04-26 physics.optics
Field theory of monochromatic optical beams. II Classical and quantum paraxial fields
这项工作是第二部分的调查，旨在研究光学波动方程从场论的观点。在这里，我们研究满足傍轴波动方程的标量场的经典和量子方面。首先，我们确定的能量守恒律，线性和角动量的傍轴场在经典的背景下。然后，我们继续进行场的量子化。最后，我们将所得结果与传统结果进行了比较。
2014-12-07 physics.optics quant-ph
Spontaneous generation of singularities in paraxial optical fields
在非相对论性量子力学中，光滑有限波函数中奇点的自发产生是一个很好理解的现象，也发生在自由粒子上。利用二维薛定谔方程与光学傍轴波动方程之间的相似性，定义了一类新的平方可积傍轴光场，它在弱聚焦薄透镜的焦点处产生空间奇异性。这些领域的特点是由一个单一的实参数，其值决定了奇异性的性质。这种新的场增强机制可能会激发各种技术和科学应用的富有成效的研究。
2016-04-11 physics.optics quant-ph
Control of beam propagation in optically written waveguides beyond the paraxial approximation
研究了光束在光写入波导结构中的近轴近似传输。波导结构，导致无衍射的光传播，被印在一个由非相干泵浦和两个相干的空间相关的控制和平面波场驱动的五能级原子蒸气组成的介质上。我们首先研究在一个单一的光写入波导中的传播，并发现傍轴近似不提供一个准确的描述的探针传播。然后，我们采用相干控制场，使两个平行和一个倾斜的高斯光束产生分支波导结构。倾斜光束允许探测光束选择性地转向到波导结构的不同分支中。通过改变倾斜高斯控制光束的宽度以及空间相关非相干泵浦场的强度，可以改善特定分支的探测光束的传输。
2013-03-06 physics.optics quant-ph
Dual-Symmetrized Construction of Electromagnetic Beams Beyond the Paraxial Approximation with an Explicit Separation of Scalar and Vectorial Corrections
King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST)（沙特阿拉伯国王科学技术城）；School of Chemistry, University of East Anglia（东英吉利大学化学学院）
该研究提出了一种超越傍轴近似的电磁光束构造的双对称微扰框架，可显式分离标量与矢量修正，适用于任意傍轴包络和输入琼斯偏振，解决了矢量修正分配依赖构造的问题。
2026-10-14 physics.atom-ph physics.optics
Theory of paraxial optical Skyrmions
本文借助与超流体He³-A相的数学类比，建立了傍轴光学斯格明子理论，并发现了其他物理领域中没有对应物的非整数斯格明子数偏振结构。
2024-04-17 physics.optics
The Vacuum Emission Picture Beyond Paraxial Approximation
量子真空中电磁场之间有效非线性耦合的光学特征可以方便地用强经典时空相关电磁场诱导的受激光子发射过程来描述。最近的研究采用这种方法来研究近轴近似下高斯激光脉冲的碰撞。本研究扩展了这些调查超越傍轴近似，通过使用一个有效的数值求解器的经典输入字段。这种新的数值代码允许在真空中麦克斯韦方程所支配的一般电磁场中的QED真空非线性的光学签名的一致的理论描述，如明显的非傍轴激光脉冲。我们的代码是基于海森伯-欧拉有效拉格朗日的局部常数场近似。由于这种近似是适用于基本上所有的光学高强度激光实验，我们的代码是能够计算信号光子发射振幅在完全通用的输入场配置，仅限于数值成本。
2018-12-11 hep-ph physics.optics quant-ph
Temporal Paraxial Optics under Adiabatic Modulations
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；University of Seville（塞维利亚大学）
本文提出了一种时域近轴光学模型，用于描述时间调制介质中超短光脉冲的传播，通过绝热近似推导出解析可处理的方程，并展示了其在超快脉冲成型中的应用潜力。
2026-07-30 physics.optics
Two mechanisms of backward optical forces on Rayleigh particles in structured paraxial light
Institute of Physical Sciences, Cardinal Stefan Wyszynski University in Warsaw（华沙卡罗尔·斯特凡·维辛斯基大学物理科学研究所）
研究瑞利粒子在近轴高斯光束中的后向光力，发现两种机制：坡印廷矢量局部反转和自旋密度空间变化，提供统一物理图像并拓展粒子操控可能性。
2026-06-16 physics.optics
Hidden symmetry and nonlinear paraxial atom optics
本文利用非线性波方程的隐对称性，分析了傍轴均匀原子激光束在沿传播轴光滑变化的二次势和柱势中的传输。推广了品质因数和近轴ABCD形式，精确地解释了这种光束中的平均场相互作用效应。使用基于矩的方法，这些理论工具提供了一个非常简单，但相互作用的光束轮廓演变的准确图片。讨论了制导原子激光实验。这种治疗同时解决光学和原子束在一个统一的方式，利用非线性光学和非线性傍轴原子光学之间的正式类比。
2009-12-09 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Arbitrary non-paraxial accelerating periodic beams and spherical shaping of light
我们报告了使用光学焦散线的非傍轴描述设计的任意加速光束的观察结果。我们使用基于空间光调制器的设置和傅立叶光学技术来产生对向超过95度弧的圆形和韦伯光束。应用一个互补的二元掩模也允许周期性的加速光束的产生采取的蛇形轨迹的形式，和旋转的焦散的应用程序允许第一个实验合成的光学加速光束的表面上的球体在三维空间。
2013-04-11 physics.optics
Path Integral for Non-Paraxial Optics
本文构造了非傍轴光学的费曼路径积分方法。这是通过使用非傍轴光学系统和由于存在最小可测量长度而变形的广义薛定谔方程之间的数学类比来完成的。使用这个类比，我们研究了在这个光学系统中的最小长度的后果。这种路径积分已被用来获得这种光学系统的瞬子解。此外，还对该光学系统的Berry相位进行了研究。这些结果为路径积分方法在光学中的应用提供了新的途径。此外，由于在量子引力中研究了具有内禀最小长度的系统，因此超聚焦光脉冲可以作为量子引力的光学模拟。
2018-11-07 hep-th physics.optics quant-ph
Paraxial design of four-component zoom lens system with fixed distance between focal points by matrix optics
本文提出了一种基于矩阵光学的固定焦点间距四分量变焦系统的设计方法。由于模型越复杂，其自由度越高，因此确定变焦轨迹的任务是有意义且具有挑战性的。系统矩阵的元素反映了光学系统的工作状态，通过限制特定的矩阵元素，推导出了所需变焦系统的轴向位移方程。适当地选择由参数函数描述的特定部件的轨迹可以使模型变得显式可解。然后将傍轴设计问题转化为这些参数的优化问题，这些参数是关于包含初级像差项、紧凑性、轨迹光滑性的价值函数的。我们采用粒子群优化算法（PSO）的全局优化参数，检索在特定的设计标准的最佳变焦轨迹。通过两个不同构型下的数值算例，验证了该方法的有效性.仿真结果表明，该方法可以为复杂多组变焦光学系统的傍轴设计提供一种实用而有力的工具。
2022-02-23 physics.optics
Modelling Optomechanical Responses in Optical Tweezers Beyond Paraxial Limits
本文提出利用三维捕获光数值解精确模拟光镊并预测光力学参数，通过控制数值孔径和测量振荡频率验证方法准确性，为悬浮动力学中的光镊表征提供通用工具。
2024-11-18 physics.optics
Angular momentum of focused beams: beyond the paraxial approximation
我们详细研究了高数值孔径物镜对圆偏振拉盖尔-高斯激光束（每个光子的$\hbar \ell$轨道角动量;左/右手偏振的$σ=1/-1$）的聚焦。衍射极限聚焦光束具有意想不到的特性，这是由于非傍轴区域中的角空间结构和局部偏振之间的强烈相互作用。在射束轴附近的区域中，并且假设$|\ell|\ge 2$和$\ell$和$σ$具有相反的符号，则能量局部地反向传播，并且电场在焦平面上的投影相对于入射射束的圆偏振反向旋转。我们明确地表明，每单位功率的总角动量通量是保守的聚焦后，预期的旋转对称性，但自旋和轨道的单独的贡献的变化。
2009-02-18 physics.class-ph physics.optics
Paraxial phasor-field physical optics
相量场（P场）成像是一个有前途的最近解决方案的任务，非视线（NLoS）成像，俗称为“看到周围的角落”。它包括将振幅调制的空间非相干光的振荡包络视为光波，类似于底层电磁场的振荡。这种相似性使得传统的光学成像策略成为可能，例如，镜头，应用于NLoS成像任务。然而，到目前为止，这种能力仅在计算上应用。在本文中，我们提供了一个严格的数学证明，P场成像可以与物理光学，即，普通的透镜可以通过中间的漫射器聚焦或投射P场-尽管这些漫射器广泛地分散了通过它们的光-并且它们可以成像被这样的漫射器隐藏的场景。因此，NLoS成像可以通过P场物理光学进行，而无需先前NLoS技术的非平凡计算负担。
2020-06-26 physics.optics
Optical Feedback Loop in Paraxial Fluids of Light: A Gate to new phenomena in analogue physical simulations
针对近轴光流体因介质长度有限限制可观测类量子现象的问题，提出基于波前整形的光反馈环方法，重建并重注入光学态以拓展动力学研究范围，为观测新现象铺路。
2023-12-19 physics.optics quant-ph
Equivalence between focussed paraxial beams and the quantum harmonic oscillator
对量子谐振子，标量亥姆霍兹方程的傍轴近似等价于薛定谔方程。这种等价性将经典波动光学的古伊相位映射到量子谐振子的时间坐标上，也有助于我们理解聚焦光束的场和强度分布在量子谐振子的振幅和概率分布方面的定性行为，反之亦然。
2005-03-02 physics.gen-ph physics.optics
Quantum gravity simulation by non-paraxial nonlinear optics
我们表明，在普朗克尺度的物理模拟可以发现在紧聚焦激光束的传播。在广义量子力学中出现的各种方程在形式上与描述非傍轴激光束的非线性非局域传输的方程相同。该分析包括一个广义的不确定原理，并表明，非线性聚焦光束的尺寸相当于波长对应于所谓的最大局域态的自发激发。该方法，由量子引力物理学的思想驱动，允许一个预测存在的自陷亚波长孤立波的聚焦和散焦非线性，并开辟了道路，实验室模拟的现象，已被认为是无法访问的。
2014-06-25 hep-th nlin.PS physics.optics
Ray mapping approach in double freeform surface design for collimated beam shaping beyond the paraxial approximation
许多应用需要同时重新分配激光束的辐照度和相位。因此，波束形状由相应的应用确定。同时控制辐照度和相位的一种优雅方法是使用双自由曲面。在这项工作中，连续双自由曲面的数值设计被认为是从射线映射方法的准直光束整形与任意辐照度。这些方法包括计算源和目标辐照度之间的适当光线映射以及随后的自由曲面构造。结合折射定律、常光程和表面连续性条件，推导出光线映射的偏微分方程。它示出的PDE可以实现在一个小角度近似的映射来自最优质量传输与二次成本函数。为了克服对傍轴区域的限制，我们使用该映射作为初始值，通过优化同时求解雅可比方程和射线映射PDE。所提出的方法，使高效的计算紧凑的双自由曲面复杂的目标辐照度。这是证明通过将其应用到单透镜和双透镜系统的设计。
2017-01-11 physics.optics
Range Emulator: A Compact Paraxial Optical System to Emulate Long-Distance Monochromatic Laser Propagation
University of Tokyo（东京大学）；Institute of Space and Astronautical Science, JAXA（宇宙航空研究开发机构）
本文提出了一种紧凑的近轴光学系统，用于模拟远距离单色激光传播，通过分析确定了所需最少透镜数量并探讨了系统紧凑性与制造精度的权衡。
2026-02-24 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
On the validity of the paraxial approximation for electron acceleration with radially polarized laser beams
在激光驱动电子加速的研究中，通常采用傍轴波动光学的方法。利用Helmholtz方程的精确解及其傍轴对应方程，对高功率TM01电子束加速进行了数值模拟。对于束腰的大小，在该傍轴近似以前被认为是有效的，我们强调显着差异的角度发散和能量分布的电子束团所产生的精确和傍轴的解决方案。我们的结果表明，额外的照顾时，必须采取工作在傍轴近似的上下文中的电子加速径向偏振激光束。
2013-02-13 physics.optics
The paraxial approximation fails to describe the interaction of atoms with general vortex light fields
忽略沿光传播方向的电场分量是一种常见的做法，称为傍轴近似。然而，拉盖尔-高斯光束正面激发原子的实验证据和理论表明，必须考虑光场的全矢量特征。光学涡旋是一个大家族的领域，拉盖尔-高斯只是一个特殊的情况。现在，我们通过考虑原子与广义拉盖尔-高斯光束和广义贝塞尔光束的相互作用，将傍轴近似的适用性研究扩展到更广泛的光学涡旋。我们证明，这里考虑的所有涡旋光束在靠近原子所在的光束轴处看起来都是一样的。从这一点，我们得出结论，傍轴近似失败的大集合的涡旋光束，和一个完整的理解的光学涡旋与原子的相互作用需要包括所有的矢量分量的电场。
2020-03-31 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Fundamental Laser Modes in Paraxial Optics: From Computer Algebra and Simulations to Experimental Observation
本文研究了非均匀傍轴波动方程的多参数线性和二次近似解，其中包括抛物波导中的振荡激光束，螺旋光束，以及弱变介质中其他重要的传播不变激光模式族。一个“智能”透镜的设计和类似的效果，超聚焦的粒子束在一个薄的单晶薄膜进行了讨论。在补充的电子材料中，我们提供了一个计算机代数验证的结果在这里，和一些相关的数学工具，没有证明的文献中。我们还演示了如何使用计算机代数来自动推导出一些公式，这是非常可取的，因为相应的手工计算是非常繁琐的。在数值模拟中，一些新的解决方案揭示了相当奇异的属性，值得进一步研究，包括实验观察。
2015-10-18 math-ph math.MP physics.optics
Propagation of the angular spectrum of electromagnetic fields in uniaxial crystals of finite length in the regime of the paraxial approximation
本文将分析电磁场角谱通过有限长单轴晶体的传播。我们解决了在各向同性介质和单轴各向异性介质的界面处的场的边界条件，其中光轴在任意方向上，并且不久之后，我们在由传播方向（z轴）和x轴形成的平面中选择光轴。我们展示了场的分量之间的耦合是如何发生的，以及在什么情况下我们可以对传播进行矢量或标量处理
2021-04-26 physics.optics
Energy flow and momentum under paraxial regime
近轴传播模型是对达朗贝尔方程描述的模型的近似。它被广泛用于描述光束的传输和近场衍射图样。因此，它在光学和声学工程中的应用相当普遍。另一方面，电磁或声学框架中的能量平衡和动量是众所周知的，并且存在于它们自己的物理环境中。当处理傍轴解时，这些分析不是那么清楚，因为傍轴传播不被电磁或力学理论支持。本文通过研究与傍轴方程相关的拉格朗日密度，建立了基于经典方法的傍轴解的基本能量和动量分析。在此方案下研究了平面波、格林函数和高斯光束等傍轴波动方程的解。
2018-08-08 physics.class-ph physics.optics
Paraxial Dirac equation
本文研究自由狄拉克方程的傍轴近似，先通过叠加借鉴傍轴光学轮廓的精确解得到四种傍轴狄拉克光束，再推导傍轴狄拉克方程并直接求解，两种方法结果一致（仅含标准傍轴假设下可忽略项）。
2023-07-07 physics.class-ph physics.optics
Paraxial wave propagation: Operator techniques
本研究利用薛定谔方程与近轴波方程的结构相似性，将算子技术应用于以 $f(x + ay)$ 为特征的电磁场，并以 Airy 和 Bessel 函数作为初始条件演示了其实际应用。
2024-07-28 physics.optics
Radial coherent and intelligent states of paraxial wave equation
计算了柱坐标系下傍轴光模径向折射率的阶梯算符。算子服从su（1，1）代数对易关系。基于这个李代数，我们发现作为破坏算符的本征态构造的相干模与位移算符作用于基模的相干模是不同的。详细研究了这两种径向相干模的一些性质。
2012-11-17 math-ph math.MP physics.optics
Vortex Light at the Nanoscale: Twists, Spins, and Surprises -- A Review
本综述统一了纳米尺度光学涡旋的物理，涵盖其超越近轴模型的复杂电磁结构，提出连贯理论框架并综合近期进展，以促进光与物质相互作用的新理解。
2025-08-14 physics.optics
Exact solution of Helmholtz equation for the case of non-paraxial Gaussian beams
本文给出了非傍轴高斯光束情形下全三维空间亥姆霍兹方程的一种新的精确解。我们考虑了高斯光束在球坐标系中的解的适当表示，把它代入全三维空间亥姆霍兹方程。通过对最终方程结构的分析，我们得到解的各分量的控制方程是由复值的真Riccati方程表示的，在一般情况下它没有解析解.但我们找到了一个可能的精确解，证明它满足高斯光束的方程。所提出的解的振幅A减小到零（在角度参数的适当含义下）可能与在该点处的光学涡旋的存在相关联。光学涡旋（也称为“波列中的位错”）是光场的零点，即强度为零的点。
2015-06-05 math.AP math.CA physics.optics
A modal description of paraxial structured light propagation
在这里，我们概述了从模式的角度来描述傍轴光传播。通过将初始横向场分解成其元素具有已知和解析传播特性的空间基，我们能够解析地传播任何所需的场，使得计算快速而容易。通过选择一个基础以外的平面波，我们克服了角谱方法中的数值伪影的问题，同时能够提供一个直观的理解，为什么某些类的字段传播，因为他们这样做。我们概述了理论上的概念，比较它的数值角谱的方法，并确认其准确性实验使用一系列有指导意义的例子。我们相信，这种传播光的模式方法将是一个有用的工具箱传播光场。
2021-06-02 physics.optics
Improved theory for the polarization-dependent transverse shift of a paraxial light beam in free space
圆偏振光束的纵向场分量的空间分布取决于偏振旋向性，偏振旋向性导致光束在偏振切换时“重心“发生横向偏移。我们提出了这种效应的广义理论，它证明了它与光束的角辐照度矩的关系。该理论适用于任意傍轴光束，并表明光束的所有截面的横向位移是相同的。
2010-12-21 physics.optics
Field theory of monochromatic optical beams. I
我们研究单色，标量的亥姆霍兹和傍轴波方程的解决方案，从场论的角度来看。我们引入适当的时间无关的拉格朗日密度的欧拉-拉格朗日方程再现亥姆霍兹和傍轴波方程的$z$坐标，与传播的领域的主要方向，发挥相同的作用，在标准拉格朗日理论的时间。对于亥姆霍兹和傍轴标量场，我们计算了正则能量-动量张量，并确定了场的“能量”和“动量”的连续性方程。最后，给出了Helmholtz波动方程的一阶Dirac形式的简化。这项工作揭示了光波场的角谱表示，宇宙学模型和黑洞物理之间的有趣的和不那么承认的联系。
2014-12-02 physics.optics quant-ph
Conservation of transverse orbital angular momentum for spatiotemporal optical vortices
Pusan National University（釜山国立大学）
本文通过去除窄带和近轴假设，证明了时空光学涡旋的横向轨道角动量在传播过程中保持守恒。
2025-12-10 physics.optics
Multitwist Möbius Strips and Twisted Ribbons in the Polarization of Paraxial Light Beams
当涉及到奇异光束时，光的偏振可以表现出不寻常的特征。在三维极化随机介质中，奇点周围的极化方向描述1/2或3/2莫比乌斯带。人们已经预测，如果奇异光束在自由空间中非共线相交，偏振椭圆旋转形成多圈莫比乌斯带或扭曲的带沿闭环周围的中心奇点。这些偏振特征很重要，因为偏振是光的一个方面，它介导与物质的强相互作用，具有新的应用潜力。我们研究了两束非聚焦近轴光束的非共线叠加，其中一束带有光学涡旋，另一束带有均匀的相位波前，两者都处于正交的圆偏振态。已知这些二维叠加产生空间变化的偏振模式。依靠问题的对称性，我们从投影测量中提取了三维图案，并证实了当其中一个分量光束的拓扑电荷分别为奇数或偶数时，形成了多圈莫比乌斯带或扭曲带。测量结果与模型吻合得很好，并证实了这些类型的图案发生在宏观长度尺度和普通叠加的情况下。
2017-09-25 physics.optics
Toward arbitrary spin-orbit flat optics via structured geometric phase gratings
利用平面光学器件通过几何相位实现的互反自旋轨道耦合（SOC）为近轴结构光的整形和控制提供了一个很有前途的平台。目前的设备，从开创性的q板到最近的J板，仅提供自旋相关的波前调制，而没有振幅控制。然而，实现对傍轴SOC状态的所有空间维度的控制需要对相应的复振幅进行自旋相关的控制，这对于平面光学器件仍然具有挑战性。在这里，为了解决这个问题，我们提出了一种新型的平面光学元件称为结构化几何相位光栅，是能够共轭的复振幅控制正交输入圆偏振。利用微结构液晶光配向技术，我们设计了一系列平面光学元件，并在实验中显示了其在任意SOC控制中的优异精度。这一原理通过平面光学解锁了近轴结构光的全场控制，为开发一般光子SOC态的信息交换和处理单元以及用于高精度激光束整形的腔外/腔内模式转换器提供了一种有前途的方法。
2023-01-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Turbulence Excitation in Counter-Streaming Paraxial Superfluids of Light
量子（超流体）领域的湍流，类似于其经典的对应物，继续吸引着大量的科学研究，由于尚未解决的问题数量众多。虽然湍流状态可以在简并原子气体中常规地产生，但没有通用的方案在光的流体中产生湍流。在傍轴传播条件下，光在体非线性介质中表现为二维超流体，由非线性薛定谔方程描述，形式上等价于弱相互作用玻色气体的Gross-Pitaevskii模型，其中光子-光子相互作用由三阶（Kerr）非线性介导。在这里，我们开发的理论描述的发病时，两个傍轴光学流体具有不同的流动速度通过光学非线性相互作用的动力学不稳定性。从数值模拟的非线性薛定谔方程，我们进一步描述的不稳定性的发病和描述其饱和的形式的涡核化和湍流的激发。文中还讨论了这种效应的实验观察。因此，这里所描述的不稳定性类提供了一个自然的途径，对调查的量子（超流体）湍流，结构的形成和超流体的光的平衡动力学。
2020-03-12 cond-mat.quant-gas physics.optics physics.plasm-ph
Bi-chromatic paraxial beam as a model of spatio-temporal light fields
本研究提出仅含两个单色近轴分量的双色近轴光束简化模型，可用于分析非单色时空光场的特性，证实光场能量中心与概率中心高度重合，并通过数值算例展示了该类光场的演化与形变特征。
2024-04-11 physics.optics
Directions In Optical Angular Momentum
对于傍轴和非傍轴光，电磁属性的许多度量可以用光子湮灭和创建来表示。因此，能量，角动量和手性措施获得一致的解释。从光的光子性质，它出现了一个无限层次的自旋类型的措施取决于不同的数量运营商的模式相反的螺旋，纯圆偏振给出最大值。轨道角动量的度量由相应的数算符之和确定。通过对圆极化反射的电磁特性的分析，确定了干涉中手征相互作用显著的区域。
2012-10-18 physics.optics quant-ph
Contra-Intuitive Features of Time-Domain Brillouin Scattering in Collinear Paraxial Sound and Light Beams
时域布里渊散射是一种光-声-光探测技术，用于透明材料的评价。超短抽运激光脉冲经光声转换后在样品中发射皮秒相干声脉冲。延时超短探测激光脉冲通过光弹效应监测相干声脉冲的传播，光弹效应引起光散射。光电探测器收集由样品结构反射的声散射光和探测光以用于外差。散射的探测光携带关于相干声脉冲的当前位置中的材料的声学、光学和声光参数的信息。因此，在其他应用中，时域布里渊散射是用于三维成像的技术。相干声脉冲和探测激光脉冲的尖锐聚焦可以增加成像的横向空间分辨率，但是可能潜在地减小成像的深度。然而，在这份手稿中提出的理论分析反直观地表明，与共线传播的近轴声和光束的时域布里渊散射成像的深度和光谱分辨率，不依赖于声音的聚焦/衍射。时域布里渊散射信号幅度的变化仅仅是由于光聚焦/衍射引起的探测光幅度的变化。虽然声散射光的幅度与局部声场和探测光场幅度的乘积成比例，但是时域布里渊散射信号幅度的时间动态与相干声脉冲幅度的动态无关。
2020-06-12 physics.app-ph physics.optics
Spin and Orbital angular momentum propagation in anisotropic media: theory
研究了带有轨道角动量的光束在光学各向异性介质中的传输。我们首先回顾了均匀各向异性介质的一些特性，并描述了如何修改傍轴形式主义，以进行一个新的方法处理沿单轴非均匀介质的傍轴传播的一般设置。该方法适用于描述空间变光轴位相板。
2011-05-27 physics.optics quant-ph
Three-observable measurement of the critical velocity in a paraxial superfluid of light flowing past a mobile impurity
Sorbonne Université, ENS Paris, Collège de France, Université PSL, CNRS, Laboratoire Kastler Brossel（索邦大学、巴黎高等师范学院、法兰西学院、巴黎文理研究大学、法国国家科学研究中心、卡斯特勒-布罗塞尔实验室）；European Laboratory for Nonlinear Spectroscopy (LENS), University of Florence（欧洲非线性光谱学实验室（LENS）、佛罗伦萨大学）；Universidade do Porto and INESC TEC, Centre of Applied Photonics（波尔图大学和INESC TEC应用光子学中心）；Université Côte d’Azur, CNRS, INPHYNI（蔚蓝海岸大学、法国国家科学研究中心、INPHYNI）；Université Paris-Saclay, CNRS, LPTMS（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心、理论物理实验室）
研究利用$^{87}\text{Rb}$热蒸气中的双波长光学方案，通过三个互补可观测值测量光的傍轴超流体流过移动杂质的临界速度，验证了组合诊断的可靠性，为量子流体动力学杂质问题提供了多功能研究平台。
2026-09-04 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Wave-optical formulation of the image-rotation property in Dove prisms: A Fourier-optics approach
Semnan University（塞姆南大学）；University of Trieste（的里雅斯特大学）；National Institute of Optics (CNR-INO)（国家光学研究所（CNR-INO））；Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
本文利用傅里叶光学推导出Dove棱镜输出电场复振幅的积分公式，解释了图像旋转角度为棱镜旋转角两倍的特性，并考虑了偏振、菲涅尔损耗等波动光学效应。
2026-06-23 physics.app-ph physics.optics
Perfect Optical Solitons: Spatial Kerr Solitons as Exact Solutions of Maxwell's Equations
我们证明了通常在傍轴近似下的非线性Schroedinger方程的框架中得到的空间Kerr孤子可以作为Maxwell方程的精确解的广义形式。特别是，他们被证明存在，无论是在明亮和黑暗的版本，作为线性偏振完全可积的一维孤子，并减少到标准的傍轴形式的限制小强度。在二维情况下，它们表现为方位偏振圆对称暗孤子。一维和二维暗孤子都表现出一个特征签名，即它们的渐近强度不能超过一个阈值，对应于该阈值，它们的宽度达到一个最小的亚波长值。
2004-10-27 physics.optics
The Geometry of Paraxial Vector Beams
本文揭示傍轴矢量光束的几何背景为SU(2)主丛，并用非阿贝尔Chern-Simons规范理论描述偏振与空间模式的不可分离结构，将Chern-Simons荷与自旋轨道耦合关联，提出通过Wilson线探测非阿贝尔相位，为经典光学实现拓扑量子场论及拓扑保护信息协议奠定基础。
2025-11-07 math-ph math.MP physics.optics
Unitary transformation approach to the paraxial wave equation
本研究提出基于传播依赖幺正变换的近轴波动方程框架，建立自由空间传播与二次GRIN介质动力学的形式等价，揭示高斯包络的等效简谐约束机制，可推导不同坐标系稳态解并关联零频率Ermakov方程与Lewis-Ermakov不变量。
2025-09-30 physics.optics
Paraxial fluid of light in hot atomic vapors
光的量子流体是玻色气体的光子对应物。它们目前吸引了越来越多的兴趣，因为它们是多功能和高度可调的系统，用于探测多体物理量子现象，如超流。光的超流已经在微腔激子-极化激元凝聚体中被报道过，但是在无腔系统中，也就是在传播光子的流体中，这种现象的清晰观察仍然是难以捉摸的。在本论文中，我们研究了光在热铷蒸气中共振附近传播的流体力学性质。虽然空气中的光子彼此之间没有相互作用，但铷蒸气中的情况不同，因为它们之间的有效相互作用，由原子系综介导，出现了。因此，光表现为在垂直于光轴的平面中流动的流体。这篇论文的主要目的是证明光在这些系统中可以表现为超流体。观测超流的第一步是测量传播到光子流体上的小振幅密度波的色散关系。我表明，这种分散表现出线性趋势的小激发波矢量，这是根据朗道标准，保证超流性的充分条件。然后，我提出了一个全光学缺陷实验-光子流体流动对光学诱导的障碍物（即，折射率的局部变化）-旨在测量在流体/超流体阈值的阻力抵消。
2020-11-24 physics.atom-ph physics.optics
Geometric descriptions for the polarization for nonparaxial optical fields: a tutorial
本教程针对非傍轴光场偏振的局域描述，厘清傍轴偏振标准概念在非傍轴场景推广中的不一致问题，提出新概念并构建对比框架，重点突出几何解释。
2022-09-10 physics.optics
Classical optics representation of the quantum mechanical translation operator via ABCD matrices
将描述光束通过线性系统近轴传输的ABCD矩阵形式推广到任意光束轨迹。作为本研究的副产品，这里提出的扩展ABCD矩阵形式主义和量子力学平移算子之间建立了一一对应关系。
2013-05-10 physics.optics
Spin-orbit-induced gauge field and spin Hall effects in quasi-paraxial fluids of light
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg（弗莱堡大学）；Sorbonne Université（索邦大学）
本文发现准近轴光流体中自旋轨道相互作用自洽产生有效规范场，产生洛伦兹力并导致手性变形与自旋霍尔效应，以及波包进动。
2026-10-06 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Quantum mechanics of round magnetic electron lenses with Glaser and power law models of $B(z)$
本文从狄拉克方程出发，采用Foldy-Wouthuysen变换方法，在单粒子水平上导出了量子电子束流光学的标量理论。研究了轴向磁场为$B(z)$的Glaser模型和幂律模型的圆形磁电子透镜。根据Glaser模型透镜的傍轴运动方程的基本解，得到了Glaser模型透镜的傍轴量子传播子。在具有$B(z)$的幂律模型的透镜的情况下，还使用Peano-Baker级数构造通过求解微分方程获得的傍轴方程的众所周知的基本解。简要讨论了像差的量子力学。量子不确定性的作用，在像差，并在非傍轴光束的运动方程的非线性部分，指出。虽然量子效应对现代电子束器件光学的影响可以忽略不计，但本文的主要目的是了解电子束流光学的量子力学。
2021-01-12 physics.optics quant-ph
Exploring the dynamics of the Kelvin-Helmoltz instability in paraxial fluids of light
本文通过数值与实验研究傍轴光流体中的 Kelvin-Helmoltz 不稳定性，揭示涡旋片形成及动能谱幂律，拓展光流体类比湍流研究。
2023-08-17 physics.flu-dyn physics.optics
