艾里光束是一种无衍射光束，具有传统高斯光束所不具备的特征，如自弯曲和自愈特性，以及非对称的光场分布。本书采用波动光学方法和矩阵光学方法，系统地研究了艾里光束在各种光学介质中的传播特征，分析不同光学介质对艾里光束信号的调制效果。本书内容包括：傍轴光束和艾里光束的基本理论、艾里光束在单轴晶体中的传播特征、艾里光束在非均匀光学介质中的传播、艾里光束的自旋输运研究。本书对于进一步探究无衍射光束的应用与发展有一定的指导意义，可以为基于艾里光束的光场调控技术的研究提供参考。本书可供从事光学信息调控技术的科研人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考。
本书采用波动光学方法和矩阵光学方法，系统地介绍艾里光束在自由空间以及不同的光学介质中的传播特征，分析不同光学介质对艾里光束信号的调制效果。同时，由于艾里光束具有特殊的非对称光场分布，也考虑了自旋轨道耦合对艾里光束传播的影响。对于进一步探究艾里光束及其他自加速光束的应用与发展有一定的学术价值，可以为基于光波导的光学器件设计提供参考。
艾里光束是一种无衍射光束，具有自弯曲和自愈特性，艾里光束还具有非轴对称的光场分布，这些都是传统的高斯光束所不具备的奇异特征。艾里光束在非均匀光学介质中传播时，非均匀性将会导致自旋轨道耦合，同样也会出现自旋霍尔效应。本书主要研究艾里光束在各种光学介质中的传播特征，其研究内容对于进一步加深对无衍射光束的理解有一定的学术价值，可以为基于艾里光束的光场调控技术研究提供参考。
本书是笔者在长期对光电信息调控技术研究的基础上撰写而成。本书从基本的傍轴光学理论出发，系统介绍了艾里光束在自由空间以及各种光学介质中的传播行为，揭示了光场内禀结构对光束传播的影响。全书内容共分为5章。第1章介绍了傍轴光学基本理论以及几种基本的结构光场；第2章介绍了艾里光束的基本概念，包括艾里光束的无衍射、自弯曲(自加速)、自愈特征；第3章介绍了艾里光束在单轴晶体中的传播特征，分垂直于光轴和平行于光轴两种情况进行讨论；第4章介绍了艾里光束传播的研究方法，包括艾里光束在手性介质和非均匀介质中的传播；第5章介绍了艾里光束在非均匀光学介质中的自旋输运特征。
本书的出版得到国家自然科学基金项目(11974101)的资助及河南科技大学的大力支持，在此表示感谢!
限于笔者水平，书中内容有不妥之处在所难免，恳请读者给予批评指正。
著者
2022年10月
第1章傍轴光束基本理论
1.1傍轴波动方程2
1.1.1傍轴近似2
1.1.2傍轴波动方程4
1.2高斯光束7
1.2.1高斯光束复振幅7
1.2.2高斯光束的特征8
1.3傍轴光束类型10
1.3.1无衍射傍轴光束10
1.3.2涡旋光束12
1.3.3矢量光束14
第2章艾里光束的基本描述
2.1艾里光束18
2.1.1艾里光束的复振幅18
2.1.2艾里光束的场分布19
2.2艾里光束的传播特征22
2.2.1无衍射特征22
2.2.2自加速特征23
2.2.3自愈特征24
第3章艾里光束在单轴晶体中的传播特征
3.1光的单轴晶体中的传播理论28
3.1.1光垂直于光轴入射28
3.1.2光沿光轴入射46
3.2艾里光束在单轴晶体中的传播特征55
3.2.1艾里光束垂直于光轴入射55
3.2.2艾里光束沿光轴入射66
第4章艾里光束在非均匀光学介质中的传播
4.1艾里光束在手性介质中的传播76
4.1.1手性介质的光学变换矩阵76
4.1.2艾里光束在手性介质中的演化规律77
4.2艾里光束在非均匀介质中的相变82
4.2.1基于波动光学的艾里光束相变研究82
4.2.2基于矩阵光学的艾里光束相变研究97
第5章艾里光束的自旋输运研究
5.1光的自旋霍尔效应和贝里相位104
5.1.1非均匀介质中的自旋霍尔效应104
5.1.2绝热演化与贝里几何相位109
5.1.3贝里几何相位的经典光学测量111
5.2基于复几何光学的高斯光束演化115
5.3基于矩阵光学的傍轴光束传播120
5.3.1非均匀介质光学系统的传播矩阵121
5.3.2柯林斯衍射积分的修正133
5.3.3包含自旋轨道耦合修正的光学矩阵134
5.4基于矩阵光学方法的自旋光输运研究137
5.5艾里光束在非均匀介质中的自旋输运143
5.5.1线性非均匀介质中的艾里光束自旋输运效应144
5.5.2抛物线形非均匀介质中的艾里光束自旋输运效应149
参考文献
书单推荐
