Generalized axicon-based generation of nondiffracting beams
我们推广了众所周知的方法产生无衍射光束的轴棱锥的基础上，允许相位调制与方位角的依赖关系。这种推广包括零阶、高阶和叠加的类贝塞尔光束的描述。我们提出了我们的方法的巨大好处，高效和强大的整形无衍射光束与任意的横向轮廓。这个概念的多功能性证明了讨论的产生和传播的各种无衍射光束与激光材料加工的潜力。
2019-11-08 physics.optics quant-ph
Discrete Parametric Oscillation and Nondiffracting Beams in a Glauber-Fock Oscillator
我们考虑一个Glauber-Fock振荡器，并表明衍射可以管理。我们展示了如何设计光束经历零衍射的波导阵列。我们找到了一个精确的分析家庭的无衍射本地化的解决方案。我们预测了Glauber-Fock振荡器中的离散参量振荡。
2016-08-23 physics.optics quant-ph
Nondiffracting beams for vortex tomography
我们提出了一个重建的涡旋光束的基础上实施的二次变换的轨道角动量。这些信息被编码在类似贝塞尔的无衍射光束的叠加中。在不同位置处的角概率分布的测量允许魏格纳函数的重建。
2010-05-12 physics.optics quant-ph
Cylindrically Polarized Nondiffracting Optical Pulses
通过引入圆柱偏振无衍射光脉冲，我们将径向和方位偏振光束的概念推广到多色域。特别是，我们详细讨论了圆柱偏振X波的情况下，无论是在傍轴和nonparaxial制度。文中还给出了圆柱极化X波的电场和磁场的显式表达式。
2016-02-10 physics.optics
Embedding a nondiffracting defect site in helical lattice wave-field by optical phase engineering
我们提出了一种技术，光学诱导缺陷网站在螺旋晶格波场的组合波场继续保持其无衍射（ND）的性质。这是通过相位工程的方法相干叠加的螺旋晶格波场和贝塞尔光束。通过数值模拟和实验以及通过在纯相位空间光调制器上显示数值计算的相位图案来产生ND缺陷光束来证实结果。该技术与波长无关，完全可扩展，并且可以很容易地用于在任何光敏介质中生成或转移这些结构。
2015-10-28 physics.optics
Negative optical spin torque wrench of a nondiffracting non-paraxial fractional Bessel vortex beam
吸收瑞利介质球在无衍射非傍轴分数贝塞尔涡旋光束中受到自旋力矩的作用。在偶极近似下利用电场的辐射修正计算了轴向和横向辐射自旋力矩分量。特别强调的是，以及改变拓扑电荷和光束的半锥角的偏振。当光束阶数为零时，轴向自旋力矩分量消失。然而，当光束阶数变成一个实数正数时，涡旋光束会产生左手（负）轴向自旋力矩，因为球体从光束中心偏离轴向移动。结果表明，无衍射非傍轴分数贝塞尔涡旋光束能够诱导任意放置的瑞利吸收球发生自旋反转，在粒子操纵、光镊旋转、光学牵引光束、光学工程超材料设计等方面具有潜在的应用前景.
2016-05-30 physics.optics
Surface-assisted ultralocalization in nondiffracting beams
我们提出了一个家庭的本地化的辐射模式在多层周期性介质中，在相位叠加的p-偏振波导致辐射约束周围的光束轴。表面等离子体激元的激发产生增强的本地化正常的接口。另一方面，由带隙的存在引起的光谱滤波允许在界面上实现横向超分辨。有可能获得沿无限长距离的亚波长波束宽度。
2010-01-19 physics.class-ph physics.optics
Diffraction-free beams in fractional Schrödinger equation
研究了一维和二维高斯光束在分数阶薛定谔方程（FSE）中的传输特性。在没有啁啾的情况下，一维高斯光束在传输过程中分裂成两个无衍射高斯光束，而二维高斯光束则经历锥形衍射。当高斯光束带有线性啁啾时，一维光束沿着与啁啾无关的轨迹$z=\pm2(x-x_0)$偏转。在2D高斯光束的情况下，传播也被偏转，但是轨迹沿着衍射锥$z=2\sqrt{x^2+y^2}$对准，并且方向由啁啾确定。一维和二维高斯光束都是无衍射的，并且显示均匀传播。在这个模型中发现的无衍射特性也适用于其他光束。基于无衍射光束的无衍射和分束特性，我们引入了无衍射光束的Talbot效应。
2016-02-17 physics.optics
Needle beams and structured space-time wavepackets
Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short-Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学和超快光谱学研究所）
本文研究了针束和时空波包的特性，提出通过微分针束模型实现稳定传播，并探讨了其在高速切换和轨道角动量生成等领域的应用。
2025-12-03 physics.optics
A Highly Adjustable Helical Beam: Design and Propagation Characteristic
具有非衍射和自弯曲等特殊传播特性的光场在能量、信息甚至物体的光学传输中非常有用。基于焦散线方法构造了一种螺旋光束。通过适当的设计，这些螺旋光束的主瓣可以被很好地限制和几乎无衍射，同时沿着螺旋线移动，其半径，周期，旋转数和主瓣高度可调。此外，主瓣包含几乎一半的光功率，并且峰值强度在传输期间波动低于15%。这些有前途的特性可以基于这些光束实现各种潜在的应用。
2016-10-07 physics.optics
A method to generate complex quasi-nondiffracting optical lattices
我们提出了一个强大的技术，允许产生准无衍射光束与各种复杂的横向形状和拓扑结构。我们表明，例如，可以产生螺旋图案、以弯曲或弯曲的亮条纹为特征的图案、或以占据横向平面中的不同域的谐波、贝塞尔、马蒂厄和抛物线光束的任意组合为特征的图案。准无衍射模式为操纵物质和光波、胶体和活粒子提供了大量机会，并在生物物理学、量子、非线性和原子光学中得到应用。
2010-06-02 nlin.PS physics.optics
Vector Focus Wave Modes with Elliptic Cross-Section
本文推导了矢量马蒂厄光束并叠加产生飞秒脉冲，通过角色散补偿衍射和色散，讨论了不同模式的强度、时长、角色散和偏振态，适用于精密材料加工。
2023-10-15 physics.optics
First Steps Toward the Development of a Straight-Line Reference Alignment System for Future Accelerators at CERN Using Pseudo-Nondiffracting Layer Beams
本研究通过实验验证了基于赝无衍射层光束的直线参考对准系统，其重复性RMSE小于30微米，并展示了耐辐射光纤矩阵传感器的概念验证，为CERN未来加速器对准奠定基础。
2025-08-26 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
The fine structure of the vortex-beams in the biaxial and biaxially-induced birefringent media caused by the conical diffraction
我们考虑了无衍射奇异光束在自然双轴和双轴诱导双折射介质中的近轴传输，其角动量在传输过程中不发生变化。我们预言了一系列新的光学效应，如带有分数拓扑电荷耦合光学涡旋的矢量奇异光束的稳定传输，均匀线偏振的零阶贝塞尔光束向径向贝塞尔光束的转换，方位角和螺旋偏振光束和空间变化的线性偏振的组合光束与耦合涡的转换。我们揭示了双轴诱导晶体中涡旋光束的场结构类似于自然双轴晶体中的场结构，并形成圆锥衍射中固有的矢量结构。然而，在这种情况下，模式光束不改变传播方向，因为它发生在天然双轴晶体内。
2011-07-28 physics.optics
Parabolic Vector Focus Wave Modes
本文提出抛物线矢量聚焦波模式，兼具无衍射与抗色散特性，通过光谱方法研究飞秒脉冲在蓝宝石中的行为，并分析角色散对脉冲形状的影响。
2023-10-15 physics.optics
Shaping soliton properties in optical Mathieu lattices
讨论了无衍射马蒂厄光束在光子晶格中诱导的二维孤子的基本性质和稳定性。这样的晶格允许平滑的拓扑变换的径向对称贝塞尔晶格准一维周期的。晶格拓扑结构的变化对基态和偶极模孤子的性质，包括形状、稳定性和横向迁移率等有很大的影响。
2005-10-14 nlin.PS physics.optics
Dihedral beams
本文提出基于群理论的二面角光束框架，利用二面体群代数性质将输入光束转化为具有闭式解的二面体不变波场，可应用于任意标量与矢量输入光束，并具备准晶体特性。
2024-12-20 math-ph math.MP physics.optics
Physical picture, pattern-control, and detection approach for tightly focused beams: In the view of Fourier optics
从傅里叶光学的角度研究了紧聚焦光束的非傍轴传输机制。结果表明，正是角谱的相位导致了紧聚焦光束的有趣演化。基于傅里叶光学理论，提出了一种紧聚焦光束聚焦光斑的控制和检测方法。
2010-04-16 physics.optics
Physical essence of propagable fractional-strength optical vortices in free space
分数阶矢量涡旋光束最近被证明是分数强度光学涡旋的新载体。但是，为什么这两种不稳定态结合形成的新涡旋光束能够在自由空间中稳定传播呢？本文通过揭示自由空间中可传播的分数强度光学涡旋的物理本质来解决这一科学问题，并由此提出了对这些涡旋光束的三个新的认识，即Abbe衍射极限、涡旋光束的相位演化和相位二元时间矢量特性：第一，由于Abbe衍射极限，固有偏振模纠缠在一起，从而将整个奇特的涡旋光束保持在自由空间中。对于第二种，我们证明了涡旋光束的相位演化，这是分数阶VVB偏振旋转的物理原因。对于第三种情况，相位不仅是光束的标量属性，而且表现为二值时间矢量属性。这一工作对涡旋光束的位相和阿贝衍射极限提供了完全不同的物理观点，加深了我们对经典光学中光束行为的认识。
2022-08-03 physics.optics
Spatial beam dynamics in graded-index multimode fibers under Raman amplification:a variational approach
采用半解析变分方法研究拉曼放大下多模梯度折射率光纤中的光束动力学，通过耦合常微分方程快速求解并揭示自聚焦等非线性现象影响，量化了信号光束质量改善且不发生坍缩的条件。
2023-06-28 physics.optics
Demonstration of all-optical beam steering in modulated photonic lattices
我们在实验上证明了在有偏压的光折变晶体中，三束光干涉在调制光子晶格中产生的全光束转向。我们确定和表征的关键物理参数控制的光束转向，并表明，空间分辨率可以提高的非线性光束自定位的附加效果。
2005-11-28 physics.optics
Diffraction-free nonevanescent nano-beams using the Fresnel-waveguide concept
强强度衰减限制了传统无衍射光学元件的使用。我们展示了一种可能的解决方案，通过使用具有适当选择的折射率的材料来限制使用菲涅耳型无衍射纳米级光学器件的指数强度衰减。这样的梁可以应用于技术和物理问题。
2013-01-16 physics.optics
Experimental evidence for new symmetry axis of electromagnetic beams
在论文Physical Review A 78，063831（2008）中提出的行为良好的电磁束的新对称轴不是纯粹的数学概念。Hosten和Kwiat在论文Science 319，787（2008）中报告的实验结果被示出为证明该对称轴的存在，该对称轴既不垂直于传播轴也不平行于传播轴。
2009-01-12 physics.optics
The physical origins of extreme cross-polarization extinction in confocal microscopy
共聚焦显微镜是固体物理学和纳米光子学中生物系统的重要成像工具。使用共焦显微镜允许进行共振荧光实验，其中发射的光具有与激发激光相同的波长。这些具有挑战性的实验是在线性交叉偏振条件下进行的，拒绝来自探测器的激光。在这项工作中，我们发现的物理机制，是在起源尚未解释的高偏振抑制比，使这些测量成为可能。我们在实验和理论上都表明，在起偏器和检偏器之间放置一个反射面（即分束器和反射镜），并结合共焦装置，可以解释10^8及以上的巨大交叉偏振消光比。我们映射了偏振高斯光束的模式变换。我们发现在交叉偏振条件下的反射光束的强度“孔”。我们将其解释为Imbert-Fedorov效应的表现，该效应使光束根据其偏振螺旋度而偏离。这意味着这种拓扑效应在这里被放大，从通常观察到的纳米到微米尺度，由于我们的交叉偏振暗场方法。我们针对各种市售镜子和偏振元件证实了这些实验结果，从而使其能够在许多实验中实际实施。
2020-07-08 physics.optics
Optical binding mechanisms: a conceptual model for Gaussian beam traps
激光捕获的球形微粒之间的光学结合相互作用在广泛的捕获配置中是熟悉的。最近，它已被证明，这些实验可以准确地使用米氏散射或耦合偶极子模型建模。这可以帮助确认粒子间相互作用的物理现象，但不一定发展一个概念理解的影响，可以导致未来的预测。在这里，我们解释从米氏散射模型的结果，以获得一个物理描述，预测的行为和趋势的链被困粒子在高斯光束陷阱。特别是，它描述了不均匀的颗粒间距以及它如何随颗粒数量而变化。我们比简单的\emph{demonstrating}协议更进一步，通过显示在数学和计算要求米氏散射描述中的机制"隐藏“可以用容易理解的术语来解释。
2009-07-15 physics.optics
Thermalization of orbital angular momentum beams in multimode optical fibers
本文提出了多模光纤中光的热化的一般理论，包括具有非零轨道角动量的光束或涡旋光束。基于角动量守恒，得到了渐近模合成的广义瑞利-金斯分布。我们证实了我们的预测的数值模拟和实验的基础上全息模式分解的多模光束。这为空间光束自清洁的实现建立了新的约束，使以前无法预见的潜在物理机制的见解。
2021-12-27 physics.optics
Full characterisation of Airy beams under physical principles
在类似于无衍射贝塞尔光束的行波方法下，研究并全面描述了艾里光束的传输特性。当注意到艾里函数实际上是分数阶1的贝塞尔函数时，这是可能的。我们展示了物理3原理如何施加限制，使得无衍射艾里光束不能无限的程度，因为已经论证，并介绍了第一次定量表达式的最大横向和纵向的艾里光束。我们证明了在适当的物理条件下，获得高阶艾里光束是可能的。
2014-01-21 physics.optics quant-ph
Theoretical method for generating regular spatiotemporal pulsed-beam with controlled transverse-spatiotemporal dispersion
在这里，我们从理论上报告的方法，产生横向时空色散（T-STD），这是不同于以前的空间，时间，和纵向时空光学色散。通过调制T-STD，两个尚未报告的时空结构化波束（STSB），即，蜂窝波束和栅栏波束可以在空间-时间域中产生。产生的STSB具有新颖的和可调的周期分布。分析介绍了T-STD、STSB及其内在的物理联系。我们相信，这种方法可能会开辟一条通往新光束的道路，用于潜在的应用，如超快光学制造和检测。
2018-07-06 physics.optics
Achromatic multiple beam splitting by adiabatic passage in optical waveguides
介绍了一种新颖的单输入、$N$输出波导通道的可调消色差光学分束器。这种多光束分束器的物理机制是光在相邻光波导之间的绝热通过，其方式让人想起量子物理学中的受激拉曼绝热通过技术。输入波导和输出波导经由中介波导耦合，并且输出通道中的光强度的比率由相应波导到中介波导的耦合来控制。由于其绝热性质，分束效率对实验参数的变化是鲁棒的。
2012-02-24 physics.optics
Physical meaning of the radial index of Laguerre-Gauss beams
拉盖尔-高斯模是一类基本的光场，也是研究得很好的光场。这些稳定的、形状不变的光子--表现出圆柱对称性--在激光光学、微机械操纵、量子光学、通信以及经典光学和量子物理的基础研究中都很常见。它们的特征主要是两个模式数：方位角指数表示光束的轨道角动量-它本身已经产生了一个蓬勃发展和充满活力的子场-和径向指数，直到最近，在很大程度上被忽略了。在这篇手稿中，我们开发了一个微分算子形式主义处理径向模式的位置和动量表示，更重要的是，第一次给出了这个量子数的意义方面的一个定义明确的物理参数：“内在的双曲动量荷”。
2015-09-23 physics.optics quant-ph
An Open-Source Gaussian Beamlet Decomposition Tool for Modeling Astronomical Telescopes
在追求直接成像系外行星的过程中，高对比度成像社区已经开发了多种工具来模拟分段孔径望远镜上日冕仪的性能。随着望远镜规模的增加和科学案例向更短的波长发展，优化高对比度成像仪器所需的物理光学传播在计算上变得令人望而却步。高斯波束分解（GBD）是一种物理光学传播的替代方法，它将任意波前分解为近轴光线。这些光线可以使用ABCD矩阵快速传播，并转换成相应的高斯光束，以准确地模拟物理光学现象，而不需要衍射积分。GBD技术最近在商业软件（例如FRED，CODE V，ASAP）中得到了发展和实现，但似乎缺乏开源平台。我们提出了一个新的GBD工具，在Python中开发的物理光学现象建模，其目标是减轻复杂的孔径，多元素系统建模的计算负担，并引入模型失调误差的能力。这项研究表明，GBD技术所利用的光学的几何和物理制度的协同作用，是出于需要推进开源物理光学传播分段孔径望远镜日冕的设计和分析。这项工作说明了GBD与泊松点计算，并显示显着的运行时间优势GBD多元素系统的菲涅尔传播。
2021-06-16 astro-ph.IM physics.optics
On the Validity of Physical Optics for Narrow-band Beam Scattering and Diffraction from the Open Cylindrical Surface
由于任意窄带光束在开口圆柱表面上的感应表面电流（在散射现象中）和等效表面电流（在衍射现象中）的精确公式已经在圆柱谐波的上下文中以其封闭形式的表达式示出，这给出了关于物理光学（PO）近似的有效性的信息。电场积分方程（EFIE）和磁场积分方程（MFIE）都被用来在圆柱谐波的上下文中找到感生（等效）表面电电流。给出了厄米高斯光束在开口柱面上散射和衍射的数值例子。这一结果对于评价PO近似在类圆柱面上的有效性是有用的。
2020-07-01 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Optical design of the laser launch telescope via physical optics theorem for Laser Guide Star Facility
激光导星装置（LGSF）是大型地基望远镜自适应光学系统的重要组成部分，其目标是在钠层产生多颗激光导星。LGSF系统采用激光发射望远镜将高斯光束以较小的光束尺寸投射到钠层上来实现这一要求。由于激光远距离传输的衍射和干涉效应，传统的基于几何光学机理的光学设计无法实现预期的激光传输。本文提出了一种基于物理光学原理的激光发射望远镜光学系统设计方法，以在大气钠层产生可接受的光斑。此外，基于物理光学传播的公差分析方法也被证明是必要的，以优化系统的仪器性能。数值计算结果表明，考虑物理光学传输的光学设计在许多场合，特别是激光传输系统中是非常有价值的，甚至是必要的。
2021-02-18 astro-ph.IM physics.optics
Optical design of split-beam photonic crystal nanocavities
我们设计了由两个机械隔离的悬臂梁构成的高品质因数光子晶体纳米梁腔。这些“分裂光束”腔在中心处具有物理间隙，允许半腔中的一个或两个的机械激励。它们是通过分析椭圆孔和矩形间隙穿孔波导的光学能带结构和模式分布来设计的，并且被预测为支持在~ 1.6 μ m的波长处具有超过1 E6的品质因数的光学谐振。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Scaling Quantum Networks via Phase-Stable Vacuum Beam Guide: Architectural Blueprint and Benchmark
Pritzker School of Molecular Engineering, The University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Department of Computer Science, The University of Pittsburgh（匹兹堡大学计算机科学系）；Division of Physics, Math, and Astronomy, LIGO Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院LIGO实验室物理、数学和天文学部）
本文提出了一种基于相稳定真空光束导管的量子网络扩展架构，并通过与多种协议的对比验证了其可行性。
2026-10-02 physics.optics quant-ph
