Multi-path multi-component self-accelerating beams through spectrum-engineered position mapping
我们介绍了空间光谱相位梯度的概念，并从理论和实验上证明，这个概念可以用来产生单路和多路自加速光束。特别是，我们表明，加速光束的轨迹是由不同的关键空间频率，通过直接频谱到距离映射的先验。在非傍轴制度，我们的结果清楚地说明了从不同的角度来看，分裂的艾里光束，并演示了如何圆形，椭圆形或双曲线加速光束可以创建明智的工程频谱相位。此外，我们发现加速光束仍然遵循预测的轨迹矢量波前。我们的方法不仅概括了沿任意凸轨迹的傅立叶空间光束工程的思想，而且还提供了通过标准直接实空间方法或时域相位调制无法实现的光束/脉冲操纵的新可能性。
2013-07-03 physics.optics
A simple algorithm for the design of accelerating Bessel beams with adjustable features along their propagation
本研究提出一种简单方法，设计具备任意轨迹、强度/宽度/轨道角动量可沿传播方向预设调制的自加速无衍射光束，并分别通过近轴实验与非近轴数值模拟验证了方法的有效性。
2022-09-13 physics.optics
The damped oscillating propagation of the compensating self-accelerating beams
本文报道了一种新的补偿加速光束，它是由对称艾里光束（SAB）焦散线的振幅调制和指数变迹掩模产生的。数值研究表明，补偿光束具有单主瓣结构，在自由空间和损耗介质中均能保持平均光强不变。特别地，该光束继承了SAB的细光束结构，并具有新颖的阻尼振荡传输特性。我们还从理论上对它与艾里光束的传输特性进行了比较研究。通过改变二维掩模的符号，可以实现补偿光束主瓣在四个不同象限的灵活定向。该补偿加速束有望在粒子操纵或等离子体领域得到特殊应用。
2016-05-14 physics.optics
Generation of nonparaxial self-accelerating beams using pendant droplets
我们提出并证明了有效的产生和控制的非傍轴自加速光束通过使用UV树脂悬垂液滴。我们表明，由于表面张力和重力之间的相互作用形成的悬挂液滴的几何形状提供了一个自然的曲率，使非傍轴自加速光束的产生。通过简单地调整液滴所在的表面的倾斜角，通过的光束被设置为沿着不同的弯曲轨迹传播，弯曲成具有优于传统艾里光束的非衍射特征的大角度。这种自加速光束通过酵母细胞悬浮液中的散射光直接进行实验跟踪，以及广泛的光线跟踪和数值模拟。此外，通过实时修改未固化的悬垂树脂液滴的形状，我们展示了自加速光束的动态轨迹控制。我们的方案和实验方法可用于微流体射流和表面声波等其他波的基于液滴的成形。
2022-11-22 physics.optics
Tailoring Accelerating Beams in Phase Space
适当的波前设计将使光场沿任意轨迹传播，从而在自由空间形成加速光束。以前设计这种加速光束的方法主要依赖于焦散线方法，这种方法从衍射积分开始，只处理二维场。在这里，我们介绍了一个新的角度来构造加速光束在相空间中通过设计相应的维格纳分布函数（WDF）。我们发现，这种基于WDF的方法是能够提供的初始场分布和角谱需要通过投影WDF到实空间和傅立叶空间分别。此外，这种方法适用于两个二维和三维领域的建设，大大推广了以前的焦散方法。因此，它可能开辟一条新的路线，以构建高度定制的加速束，并促进从粒子操纵和捕获到光学路由以及材料加工的应用。
2016-10-05 physics.optics
Precise amplitude, trajectory, and beam-width control of accelerating and abruptly autofocusing beams
我们表明，它是可能的独立控制的轨迹和最大振幅沿傍轴加速光束的轨迹。这是通过仔细设计输入平面上光束的振幅和相位来实现的。此外，我们表明，加速光束的宽度只与轨迹的曲率有关。因此，我们能够产生具有预定义波束宽度和幅度的波束。这些结果是有用的应用中，精确的光束控制是重要的。此外，我们考虑径向对称的突然自聚焦光束。我们确定的重要参数，影响焦点特性。因此，我们可以设计具有优化参数的自动聚焦光束（例如更清晰的焦点和更高的强度对比度）。在我们所有的计算中，所得到的公式都是以一种优雅而实用的形式提出的，与轨道的几何性质直接相关。最后，我们讨论的方法，可以利用实验实现这样的光波。
2018-06-14 physics.optics
Sending femtosecond pulses in circles: highly non-paraxial accelerating beams
我们使用焦散光束整形100 fs脉冲实验产生非傍轴加速光束沿60度圆弧，横向移动14 \mum超过28 \mum的传播长度。这是据我们所知的最高水平的横向加速度。利用衍射积分理论和数值光束传输模拟，我们表明，圆形加速轨迹代表了一类独特的非傍轴无衍射光束轮廓，也保留了飞秒的时间结构附近的焦散。
2012-02-15 physics.optics
Caustic analysis of partially coherent self-accelerating beams: Investigating self-healing property
该研究运用焦散理论分析部分相干自加速光束的传播与自愈，发现空间相干性降低会增强自愈能力，并经仿真与实验验证。
2023-07-13 physics.optics
Closed-form expressions for nonparaxial accelerating beams with pre-engineered trajectories
在这封信中，我们提出了一个通用的实空间方法产生的非傍轴加速光束具有任意预定义的凸轨迹。我们的结果导致封闭形式的表达式所需的相位在输入平面。我们提出了这样的封闭形式的各种焦散曲线的结果：除了圆形，椭圆形和抛物线，我们第一次发现一般的幂律和指数轨迹。此外，通过改变初始振幅，我们可以沿着焦散设计不同的强度分布。
2015-03-16 physics.optics
Self accelerating electron Airy beams
我们报道了自由电子艾里束的首次实验产生和观测。电子艾里束是由电子通过纳米级全息图的衍射产生的，该全息图在束的横向平面上压印了立方相位调制。我们观测了弧形自加速保形电子艾里束的空间演化动力学。我们直接观察到电子自我修复的能力，在通过障碍物后恢复其原始形状。这种电磁方法为操纵电子开辟了新的途径，就像它们的光子对应物一样，因为它们的波包可以印上任意形状或轨迹。此外，这些光束可以很容易地使用磁势或电势来操纵。还可以有效地自混合具有相反加速度符号的窄光束，从而获得新型的电子干涉仪。
2012-05-09 physics.optics
Talbot effect in nonparaxial self-accelerating beams with electromagnetically induced transparency
在这项研究中，我们报告的分数Talbot效应的非傍轴自加速光束在多级电磁感应透明（EIT）原子配置，这，据我们所知，这是第一次研究这个问题。Talbot效应起源于Helmholtz方程的叠加本征模，并在线性和立方双折射的情况下在EIT窗口中形成。通过适当地选择光束分量的系数，可以实现Talbot效应。结果表明，光束分量之间的径向差越大，光束分量之间的干涉越强，泰伯角越小。这项研究的结果可以是有用的，当研究光学成像，光学测量和光学计算。
2020-08-25 physics.optics
Nonparaxial accelerating Bessel-like beams
介绍了一类新的非傍轴加速光波。这些光束具有类似贝塞尔的轮廓，当波在自由空间中传播时，它们能够沿着相当任意的轨迹横向移动。这个概念扩展了我们以前提出的傍轴加速贝塞尔光束，包括亚波长波瓣和/或大轨迹角的光束。当入射平面上的相位被设计成使得干涉光锥沿着预定路径聚焦时，就会产生这种波。当这些光锥的角度固定时，光束在与其轨迹垂直的平面上具有无衍射贝塞尔轮廓，这可以被认为是非傍轴区域无衍射传播的广义定义。导致这些结果的分析程序是基于Rayleigh-Sommerfeld衍射的射线光学解释，并详细介绍了该分析程序。通过一系列的数值例子和各种轨迹的建议波的演变证明。
2013-10-08 physics.optics
High-power ultrafast radially and azimuthally polarized accelerating Airy beams and their particle-like lattice topologies
本研究理论结合实验探究径向与角向偏振的高功率超快矢量Airy光束，给出空间谱解析表达，用飞秒刻写纳米光栅制备几何相位元件实现光束生成，还发现其类粒子拓扑晶格结构。
2025-01-13 physics.optics
Observation of Accelerating Wave Packets in Curved Space
本文首次对弯曲空间中的加速光束进行了实验观测。更具体地说，我们证明，实验和理论上，保形加速光束在球面上传播：表现非测地线自相似演化的波动方程的封闭形式的解决方案。与平坦空间中的加速光束不同，这些波包由于干涉效应和空间曲率之间的相互作用而改变它们的加速轨迹，并且由于它们在其中传播的介质的空间曲率而周期性地聚焦和散焦。
2018-03-23 physics.optics
Nonparaxial accelerating Talbot effect
本文从理论和数值两方面证明了非近轴加速光束的分数泰伯效应。它是基于二维亥姆霍兹方程的非傍轴加速解的干涉。该效应源于沿着具有不同半径的同心半圆轨迹加速的解的叠加的干扰波瓣。Talbot图像沿着被称为Talbot角的某些中心角形成。通过适当选择光束分量的系数，获得了分数阶非傍轴Talbot效应。单束非傍轴加速光束具有双重性-它可以被看作是自身的泰伯效应，泰伯角为无穷大或零。这些结果加深了对非傍轴加速光束及其Talbot效应的理解。
2016-05-31 physics.optics
Accelerating Light with Metasurfaces
最近已经表明，特别设计的光束具有在真空中沿着弯曲轨迹传播的显著能力。用于产生加速束的当前方法使用相位调制器和透镜，导致几十厘米或更大量级的长度尺度。这造成了限制，并严重限制了它们在材料内部的适用性。在这里，我们使用由等离子体纳米天线组成的超表面来加速玻璃内的光。产生了曲率半径在100微米量级的高度弯曲光束，成像强度与理论吻合得很好。我们的方法产生加速光束允许他们集成到片上光子系统。
2018-04-24 physics.optics
The propagation of a polarized Gaussian beam in a smoothly inhomogeneous isotropic medium
在基于程函的复几何光学框架下，利用复值程函的二次展开描述了高斯光束的相位波前和截面，描述了偏振高斯光束在光滑非均匀各向同性介质中的演化.本文首次引入线性复值程函分量来描述偏振高斯光束的自旋轨道相互作用和形变对传输的影响。在非均匀介质中，除了自旋-轨道相互作用外，还存在光束的偏振与旋转形变的相互作用，它对应于自旋-内禀轨道角动量相互作用，对偏振高斯光束的自旋霍尔效应进行修正。
2012-02-17 physics.optics
Dual accelerating Airy-Talbot recurrence effect
我们证明了双重加速Airy-Talbot复发效应，即，通过传播具有连续变化的横向位移的艾里光束的叠加，加速光束的自成像。双Airy-Talbot效应是输入和具有交替分量符号的输入的自发重复成像。它是由艾里波函数的相长干涉引起的，这也是其他类型的艾里光束，如艾里呼吸子的原因。由有限能量艾里光束组成的输入也显示双艾里-塔尔博特效应，但它需要大的横向位移，并沿传播方向迅速减小。
2015-10-20 physics.optics
Experimental measurement of the self-healing of the spatially inhomogeneous states of polarization of radially and azimuthally polarized vector Bessel beams
实验测量了径向和方位向偏振矢量贝塞尔光束空间非均匀偏振态的自恢复。径向和方位角偏振矢量贝塞尔光束是通过数字版本的杜宁的方法，使用空间光调制器与液晶$q$板。作为原理的证明，当它们通过两个不同的障碍物传播时，使用斯托克斯偏振测量法测量它们的强度和空间不均匀的偏振状态。发现径向和方位向偏振矢量贝塞尔光束的空间非均匀偏振态与其强度相似，都能自愈合。与标量贝塞尔光束类似，矢量贝塞尔光束的自愈可以通过几何光学来理解，即，在障碍物的阴影区域中的未被阻挡的锥形光线的干涉。矢量贝塞尔光束的自修复可以在例如光学捕获中具有应用。
2014-12-08 physics.optics
Spatial Beam Self-Cleaning and Supercontinuum Generation with Yb-doped Multimode Graded-Index Fiber Taper Based on Accelerating Self-Imaging and Dissipative Landscape
我们实验证明了空间光束自清洁和超连续谱的产生在锥形掺镱多模光纤具有抛物线芯折射率和掺杂分布时，1064 nm的脉冲光束传播从较宽（120微米）到较小（40微米）直径。在无源模式下，将输入光束峰值功率增加到20 kW以上会导致钟形输出光束轮廓。在有源配置中，来自泵浦激光二极管的增益允许将光束自清洁与520-2600 nm之间的超连续谱产生相结合。通过逐渐减少，我们观察到耗散景观，即，平均射束功率沿MMF的非单调变化导致自清洁射束沿锥形长度的模式转变。
2019-04-05 physics.optics
Winding light beams along elliptical helical trajectories
实空间或傅里叶空间中的传统焦散方法仅产生具有凸轨迹的加速光束。我们发展了一种叠加焦散线方法，能够使光束沿非凸轨迹缠绕。我们确定这种方法通过构建一个一维（1D）加速光束沿正弦轨迹移动，随后扩展到二维（2D）加速光束沿任意椭圆螺旋轨迹。我们通过在石英玻璃板上制造微光学结构来对入射光进行空间相位和振幅调制，从而产生与预测高度一致的光束轨迹，从而实验性地实现了该方法。理论和实现方法原则上可以扩展到各种非凸轨迹的加速光束的构造，从而为基础研究和实际应用开辟了一条新的光束操纵路线。
2016-07-02 physics.optics
Dynamics of self-accelerating electron beams in a homogeneous magnetic field
我们研究了电子束的动力学，在自由空间中，是自加速，在存在一个额外的磁场。我们集中我们的注意力在艾里光束的情况下，遵循抛物线轨迹和广义类的光束与幂律轨迹。研究了束流自加速与磁场引起的圆周运动之间的相互作用。在艾里光束的情况下，使用积分表示，我们发现电子波函数的封闭形式的解决方案。我们还导出了艾里光束和自加速幂律光束的光束轨迹的渐近公式。射线光学描述对于解释束流动力学是相当有用的。我们的结果是在良好的比较直接数值模拟。
2021-01-17 physics.optics quant-ph
Radially Self-Accelerating Optical Pulses
我们将径向自加速光束的概念推广到光脉冲领域。特别是，我们展示了如何径向自加速光脉冲（RSAP）可以通过适当的叠加的X波，这是一个自然的扩展贝塞尔光束在脉冲域。此外，我们表明，虽然场旋转RSAP保持其自加速特性，强度旋转RSAP只具有伪自加速，因为它们的横向强度分布在传播过程中变形，由于其传播相关的角速度。
2018-11-28 physics.optics
High-accuracy longitudinal position measurement using self-accelerating light
径向自加速光呈现出强度图案，其描述了随着光束传播而围绕光轴的螺旋轨迹。在这篇文章中，我们在模拟和实验中展示了如何使用简单的离轴强度检测来执行相对于参考的高精度距离测量。我们证明，产生的光束的强度图案同时螺旋与快速和缓慢的旋转组件，使距离测量具有高精度在一个广泛的范围内，分别使用高和低的旋转频率。在我们的实验中，我们实现了约2~ $μ$ m的精度在纵向范围内超过2~mm，使用单光束和只有两个象限探测器。由于我们的方法依赖于单光束干涉，只需要静态生成和简单的强度测量，它本质上是稳定的，并可能在纵向位置的高速测量中找到应用。
2021-03-16 physics.optics
Wigner picture of partially coherent accelerating beams
Dalhousie University（达尔豪斯大学）
本文提出了一种基于威格纳分布函数的相空间理论，用于研究部分相干加速束的特性，并推导了其闭合形式表达式。
2026-01-16 math-ph math.MP physics.optics
Airy beams and accelerating waves: An overview of recent advances
在过去的十几年里，加速波的领域取得了相当大的进展，不仅在基本原理和实验演示方面，而且在广泛的应用方面。从2007年提出并观测到的原型艾里束开始，在空间和/或时间的傍轴和非傍轴域中已经确定了新的加速波家族，并开发了不同的方法来随意控制它们的轨迹，振幅和束宽。加速光波表现出许多非常理想的属性。它们沿着弯曲或加速的轨道移动，同时对扰动具有弹性（自我修复），并且没有衍射。正是由于这些特定的特征，加速波已经被用于在定向、束聚焦、粒子操纵、生物医学成像、等离子体激元和材料处理等领域中的各种应用中。
2021-11-11 nlin.PS physics.optics
Interactions of Airy beams, nonlinear accelerating beams, and induced solitons in Kerr and saturable nonlinear media
数值研究了一维克尔介质和饱和非线性介质中两束同相或异相艾里光束与非线性加速光束的相互作用。我们讨论了不同的情况下，具有不同强度的光束发射到介质中，但在相反的方向加速。由于艾里光束和非线性加速光束都具有无限振荡尾，我们讨论了有限能量截断光束之间的相互作用。在相互作用过程中，我们看到产生的孤子和孤子对没有加速。一般来说，相互作用光束的强度越高，越容易形成孤子;当强度足够小时，不会产生孤子。在调整发射光束之间的间隔时，它们的相互作用表现出不同的特性。如果间隔相对于第一波瓣的宽度是大的，则所产生的孤子对仅单独传播，并且不太相互作用。然而，如果间隔与最大瓣的宽度相当，则对强烈地相互作用并显示不同的行为。
2014-03-08 nlin.PS physics.optics
Reversible Wavefront Shaping Between Gaussian and Airy Beams By Mimicking Gravitational Field
在本文中，我们通过模拟引力场，实验证明了波前的可逆整形。构造了一种具有特殊折射率分布的梯度折射率微结构光波导，其有效折射率满足引力场分布。在波导中，入射的宽高斯光束首先被转换成加速光束，然后产生的加速光束逐渐变回高斯光束。为了验证我们的实验，我们进行了与实验结果一致的全波连续模拟。基于Landau方法建立了描述激光束演化的理论模型，表明加速光束在线性势趋于零的小范围内表现为Airy光束。据我们所知，这种可逆的波前整形技术以前还没有报道。
2018-01-22 physics.optics
Finite-energy accelerating beam dynamics in wavelet-based representations
加速束是波包，它似乎在没有外力或外力的情况下自发地加速。自从他们第一次以艾里束的形式实现物理以来，他们已经在从光学到等离子体物理的各种平台上找到了应用。我们研究了由突变理论导出的有限能量加速光束的例子的动力学。我们使用一个马德隆变换的动量空间，结合小波变换分析，以证明光束的性质产生于一种特殊类型的消失的自干涉。我们确定的模式负责的波包的加速度，我们推导出一般的加速度高阶杯状体相关的光束。我们还演示了如何明亮的孤子产生的非线性艾里光束可以明确地检测使用小波变换。这种方法将允许更好地理解非平凡的波包动力学。
2020-05-07 cond-mat.quant-gas physics.optics
Sub-Wavelength Nonlinear Accelerating Beams
Physics Department and Solid State Institute, Technion（物理系与固体研究所，Technion）
该研究揭示光学非线性可让具有部分倏逝波谱的亚波长光束沿圆形轨迹无衰减传播，且这类光束是含Kerr或可饱和非线性的麦克斯韦方程组的精确解。
2012-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonparaxial Mathieu and Weber accelerating beams
我们从理论和实验上证明了非傍轴马蒂厄和韦伯加速光束，概括了以前发现的加速光束的概念。我们表明，这样的光束弯曲成大角度沿圆形，椭圆形或抛物线轨迹，但仍然保留无衍射和自我修复能力。圆形非傍轴加速光束可以看作是Mathieu加速光束的一个特例，而Airy光束只是Weber光束在傍轴极限下的一个特例。广义非傍轴加速光束不仅为光束工程的应用开辟了许多可能性，而且其基本概念也可应用于自然界中的其他线性波系统，从电磁波、弹性波到物质波。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Scintillations of optical vortex in randomly inhomogeneous medium
对涡旋拉盖尔-高斯光束与非涡旋甜甜圈孔和高斯光束在随机非均匀大气中传输的闪烁指数进行了比较数值和解析分析。发现光涡旋轴上的闪烁指数与光路上的湍流强度之间存在单位阶跃关系。结果表明，涡旋光束和非涡旋光束的截面中的涡旋行为有很大的不同。
2014-11-07 physics.optics
Non-Paraxial Accelerating Beams
给出了麦克斯韦方程组的空间加速解。这样的非傍轴光束在圆形轨道上加速，从而推广了艾里光束的概念。对于TE和TM偏振，光束表现出亚波长特征的保形弯曲，并且主瓣的坡印廷矢量显示超过90度的转弯。我们证明了这些加速光束是自愈合的，分析了它们的性质，并与傍轴艾里光束进行了比较。最后，我们提出了一族新的周期加速光束，它可以从我们的解决方案。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Self-accelerating beam dynamics in the space fractional Schrödinger equation
自加速光束是薛定谔方程的一个有趣的解。由于其特殊的相位工程，它们可以在不需要外部电势或施加力的情况下加速。这些光束的低能近似已经导致了许多应用，从粒子操纵到强大的体内成像。研究最多和最具代表性的光束，艾里光束，最近已经在分数薛定谔方程的背景下进行了研究。值得注意的是，数据包加速会随着分数阶的降低而降低。本文研究分数阶薛定谔方程中一般n阶自加速焦散光束的情况。利用小波变换和Madelung分解相结合的方法，推导出了梁的加速度的解析表达式。我证明，对于无限相阶或当分数阶减少到1时，达到了非加速极限。这一工作为自加速焦散光束的特性提供了定量的描述。
2020-06-23 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Extraordinary Spin specific beam shift of Light in an Inhomogeneous Anisotropic medium
由于光的自旋轨道相互作用及其产生的自旋霍尔效应的基本性质和潜在应用，近年来受到了广泛的研究。在这里，我们报告了一种非凡的自旋特定光束位移，并证明了它在表现出空间变化延迟水平的非均匀各向异性介质中的可调谐性。自旋特异性（移位只发生在一个圆偏振模式，保持其他正交模式不受影响）被证明是由于光的几何相位和动力学相位的组合空间梯度而产生的。输入线偏振光的两个正交圆偏振模式在不同的轨迹中演化，最终表现为大的且可调的自旋分离。自旋特异性的光束移位和演示的原则，同时剪裁空间变化的几何和动力学相位的光，以实现其可调谐性（幅度和方向），可能会提供一个有吸引力的路线发展的自旋光学器件。
2015-08-14 physics.optics
Parabolic-accelerating vector waves
复矢量光场由于其非均匀的横向偏振分布以及空间自由度和偏振自由度之间的不可分离耦合等奇异特性，近年来成为研究的热点。一般来说，矢量光束在自由空间中沿直线传播，只有艾里矢量涡旋光束是已知的例外。在这里，我们介绍了一个新的家庭的矢量光束，表现出新的属性，以前没有观察到，如他们的能力，自由加速沿抛物线轨迹。此外，它们的横向偏振分布仅包含以完全相同的角度取向但具有不同椭圆率的偏振态。我们预计，这些新的矢量光束可能不仅在光学操纵，显微镜或激光材料加工等领域的应用，但扩展到其他领域。
2021-05-22 physics.optics
Heterodyne detection of scattered light: Application to mapping and tomography of optically inhomogeneous media
在单次散射近似下，计算了两束相干高斯光束在光学不均匀物体内部以小角度相交时，放置在物体后面的平面光电探测器探测到的信号。在所考虑的布置中，只有一个光束击中检测器，并作为本地振荡器，用于外差由另一个光束（不击中检测器）散射的场。分析计算结果表明，用这种方法探测的信号仅由两束光重叠的非均匀物体区域贡献。通过相对于重叠区域移动散射体并监测外差信号，借助于导出的表达式，可以重建散射体的折射率起伏。我们还提出了一个简单的方法，空间映射的样品，允许一个估计的大小和特征尺寸的不均匀性。
2017-06-14 physics.optics
Characterization of spatially inhomogeneous chirp in ultrashort multielectron beams via femtosecond hole burning
RIKEN Center for Advanced Photonics (RAP), RIKEN（理化学研究所先进光子学中心）；Department of Physics, Tokyo University of Science（东京科学大学物理系）；RIKEN Pioneering Research Institute (PRI), RIKEN（理化学研究所开创性研究本部）
本研究通过结合PINEM光谱烧孔与角度分辨能量分析，表征了多电子超短脉冲的空间非均匀时间-能量结构，发现能量展宽和啁啾率变化分别高达100%和40%，凸显了空间分辨表征及空间光整形的重要性。
2026-09-18 physics.optics
Realization of doubly inhomogeneous waveplates for structuring of light beams
具有空间变化的快轴取向和延迟的波片提供了一种优雅且简单的方式来局部操纵光束的不同属性，即偏振、振幅和相位，从而产生奇异的结构光束。这种双非均匀波片的制作与单一非均匀波片相比，（s-板）具有均匀的延迟，其可以通过不同的手段容易地制造，例如液晶的光致取向、超颖表面等。这里，利用SU（2）形式，我们通过分析建立了任何D板都可以使用一对四分之一波长S板和半波长S板来等效地实现。这种方法的一个重要优点是，它提供了灵活性，以实现一个完整的家庭不同的d-板使用相同的三元组的s-板。为了强调这种方法的范围，我们提出了新的d-板空间剪裁光束的相位和复振幅。对于复杂的振幅整形，我们提出了一种通用的方法，雕刻出高阶本征模的光使用共轭与偏振器的d-板。一个广义的q-板状的小工具，赋予一个依赖于偏振的相位分布的标量光束，提出了作为一个演示的相位偏振相互作用。对于这两个插图，相应的三个S-板小工具的构造，其功能进行了验证与广泛的数值模拟。主要的结果和它的插图是通用的和不可知的方式的s-板的制造，我们相信他们进行的潜力，以推动当前的技术水平在跨学科的应用，涉及结构光束。
2021-02-02 physics.optics
Soliton pair generation in the interactions of Airy and nonlinear accelerating beams
本文数值研究了同相和异相艾里光束与非线性加速光束在克尔介质和饱和非线性介质中的相互作用。我们发现，绑定和未绑定的孤子对，以及单孤子，可以形成这样的相互作用。如果两束入射光之间的间隔相对于它们的第一波瓣的宽度是大的，则所产生的孤子对仅单独传播而不相互作用。然而，如果间隔与最大瓣的宽度相当，则这些对相互作用并显示不同的行为。在同相的情况下，它们相互吸引，并在最初释放一些辐射后表现出稳定的束缚态、振荡态和非束缚态。在异相情况下，它们相互排斥，在初始相互作用后，作为单独的孤子飞走。当入射光束显示加速时，由这些光束产生的孤子或孤子对不显示加速。
2013-10-05 nlin.PS physics.optics
Arbitrary Bending Plasmonic Light Waves
我们演示了沿任意焦散曲率的自加速表面等离子体光束的产生。这些等离子体激元光束由自由空间光束通过二维二元等离子体激元相位掩模激发，该掩模在传播方向上提供两个光束之间的丢失动量，并在横向方向上设置等离子体激元光束所需的相位。我们研究的情况下，傍轴和非傍轴曲率，并表明，这种高度通用的计划可以被设计为产生任意的等离子体激元自加速光束。几种不同的等离子体束，沿多项式和指数轨迹加速，数值和实验证明，与直接测量的等离子体光强度使用近场扫描光学显微镜。
2013-11-19 physics.optics
Inhomogeneous spin momentum induced orbital motion of birefringent particles in tight focusing of vector beams in optical tweezers
该研究通过将无内禀角动量的矢量光束紧聚焦于双折射粒子，发现光与粒子相互作用产生的非均匀自旋动量与正则动量结合，诱导出粒子绕光轴的轨道旋转，揭示了光镊中自旋轨道相互作用的独特调制新机制。
2024-02-12 physics.optics
Three-dimensional Accelerating Electromagnetic Waves
本文给出了麦克斯韦方程组的三维非傍轴空间加速波的一般理论。这些波构成了一个二维结构，表现出形状不变的传播沿半圆形轨迹。我们提供了分类和表征的可能形状的光束，通过角谱的抛物线，扁长和长球形领域表示。这些结果为加速光束的设计提供了新的结构，拓宽了加速光束的应用范围和潜在的应用前景。
2013-03-25 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Probing inhomogeneous and dual asymmetric angular momentum exploiting spin-orbit interaction in tightly focused vector beams in optical tweezers
在光镊中通过紧聚焦产生的光的自旋-轨道相互作用（SOI）已经被常规地用于在被捕获的介观粒子中产生角动量-自旋和轨道。具体而言，横向自旋角动量（TSAM），这是由于产生的电磁场的纵向分量的紧聚焦，是特别感兴趣的，无论是在基础研究和相关的应用。我们提供了一个有效的和最佳的策略，产生TSAM的光镊紧聚焦径向和方位角偏振的一阶拉盖尔高斯光束没有固有角动量，到折射率分层介质。我们选择这样的输入字段，确保所产生的纵向自旋角动量（LSAM）的电（磁）场的径向（方位角）的组件是零，这导致单独的和排他性的影响的电和磁TSAM的情况下，输入径向和方位角偏振光束上的单个双折射粒子。我们还观察到起源相关的固有轨道角动量的出现，导致双折射粒子围绕两种输入光束类型的光束轴旋转，这为光镊中的奇异和复杂的粒子操纵开辟了新的和简单的途径。
2023-02-28 physics.optics
Inhomogeneous Polarization Transformation Reveals PT-Transition in non-Hermitian Optical Beam Shift
该研究针对非厄米横向光束偏移呈现类PT对称系统特性的现象，划分其参数相区并实验观测PT破缺，揭示相变源于动量域非均匀偏振变换，建立与典型非厄米光子系统的对应，提出非厄米自旋轨道光子学新方向。
2024-01-29 physics.optics quant-ph
Airy wave packets accelerating in space-time
虽然衍射扩展是所有波现象的不可避免的特征，但某些波形可以获得传播不变性。一种较少探索的实现光学自相似传播的策略利用了在以相对论速度移动的参考系中观察时时空场结构的修改。对于这样一个观察者，它是预测，相关的洛伦兹助推可以带来停止轴向动力学的任意剖面的波包。这种现象在自加速光束（如艾里光束）的情况下尤其显著，其峰值在自由传播时通常经历横向位移。在这里，我们合成了一个无加速度的艾里波包，通过变形其时空频谱再现洛伦兹助推的影响，在直线上行进。轴向空间坐标和时间的作用被交换，导致“时间衍射”表现在传播的艾里波包框架中观察到的自加速。
2017-11-01 physics.optics
Diffraction of Gaussian beam in a 3D smoothly inhomogeneous media: eikonal-based complex geometrical optics approach
本文利用傍轴复几何光学（CGO）的从头算方法，研究了标量高斯光束在三维光滑非均匀介质中的传输和衍射。傍轴CGO处理复程函的二次展开，并将波动问题归结为Riccati型常微分方程的解。与全波或抛物线（准光学）方程相比，这大大简化了高斯光束衍射的描述。对于高斯光束在均匀介质中或沿对称轴在类透镜介质中传输，CGO方程具有解析解，否则可以很容易地数值求解。作为一个非平凡的例子，我们考虑高斯光束沿螺旋射线在轴对称波导介质中的传播和衍射。结果表明，长轴的光束的椭圆形横截面无限增长，它主要是在方位角（副法线）方向取向，不服从平行输运定律。
2006-11-15 physics.optics physics.plasm-ph
Light beam dynamics in materials with radially-inhomogeneous thermal conductivity
研究了具有非均匀热导率和均匀折射率的热介质中的亮孤子和涡旋孤子的性质，其中热导率的局部调制强烈地影响了整个折射率分布。虽然热导率增加的区域有效地驱逐光，但是在热导率降低的区域中可能发生自陷，即使这样的区域位于材料边界附近。因此，强烈不对称的自陷光束可能会形成一个环内的导热性降低，并执行持久的旋转运动。此外，这样的环示出支持稳定的涡旋孤子，这可能具有强烈的非正则形状。
2013-10-07 nlin.PS physics.optics
Generation of Accelerating Waves in Smith-Purcell Radiation
Metasurface最近已经成为一个强大的平台，工程师在中尺度的自由电子辐射波包。在这里，我们提出，加速波可以产生时，移动的电子与双各向异性的元原子阵列相互作用。通过改变内禀耦合强度，我们得到了双各向异性亚原子的Smith-Purcell辐射的全振幅覆盖和0到π的相位切换.这种不寻常的性质导致艾里光束的产生，在传播过程中沿着抛物线轨迹移动。实验结果表明，通过Smith-Purcell辐射，设计的双各向异性超表面可以将开槽波导处的倏逝场耦合成加速波。我们的研究结果提供了一个替代路线走向自由电子激光衍射自由，自加速，和自我修复的光束特性。
2022-01-21 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable Curved Beams at Terahertz Frequencies Using Inverse-Designed Bilayer Diffractive Structures
Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Utah（犹他大学电气与计算机工程系）
本文提出利用逆向设计双层衍射结构生成可重构的THz弯曲波束，实现灵活的轨迹控制，为近场THz通信提供新方案。
2026-02-09 physics.optics
Controllable nonlinear propagation of partially incoherent Airy beams
研究空间非相干性与非线性传播对Airy光束质量的相互影响，发现两者可相互平衡，通过调节相干长度维持光束质量，为优化部分非相干结构场及相关应用提供新思路。
2023-06-27 physics.optics
Propagation of Gaussian beam in strongly nonlocal nonlinear media with inhomogeneous diffraction
IIT Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；Bharathidasan University（巴拉蒂达桑大学）
研究高斯光束在强非局部非线性介质中非均匀衍射下的传播动力学与稳定性，探讨非局部孤子的形成与控制，揭示衍射调制对光束特性的影响。
2026-03-17 nlin.PS physics.optics
Experimental Evidence for Inhomogeneous-Pumping and Energy-Dependent Effects in Photon Bose-Einstein Condensation
光在室温下在光泵，染料填充的微腔中热化类似于在耗散存在下的非相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚的模型系统。我们已经通过实验研究了这种不寻常的光状态的一些稳态特性，并发现了与现有理论描述不匹配的特征。我们已经看到，凝聚的临界泵浦功率取决于泵浦光束的几何形状，较小的泵浦光束较低。远低于阈值，腔内光子数和热化光子云大小都取决于泵浦光束大小，当泵浦光束匹配热化云大小时，具有最佳耦合。我们还注意到，冷凝的临界泵浦功率取决于腔截止波长和纵模数，这表明依赖于能量的热化和损耗机制是重要的。
2014-10-24 cond-mat.quant-gas physics.optics
Acceleration of trapped particles and beams
研究了受加速δ泛函势束缚的量子粒子的动力学行为。考虑了三种情况，使用随δ函数运动的参考系，将加速度转化为附加线性势。(i)一个稳定的制度，这对应于一个共振态状态，具有最小程度的离域，支持的加速势阱。(ii)一个拉的场景：一个最初被束缚的粒子在有限的时间内跟随加速的δ函数陷阱。(iii)Pushing场景：粒子最初被定域在排斥δ函数的右边，被加速势推向右边。对于后两种情况下，被困粒子的生命时间，它可以被加速，同时保持trapped.Analytical近似的情况下，小和大的加速度的拉动制度，也为一个小的加速度在静止的情况下，并在该制度的推动。相同的机制可以通过由窄的弯曲势通道或波峰引导的Airy状平面光束来实现。给出了由扫描隧道显微镜（STM）的探针操纵的原子和由弯曲条纹引导的光束的物理估计。
2011-07-30 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
