无衍射Airy光束在非局域介质中传输特性的研究开题报告

1. 研究目的与意义

1.研究背景:

无衍射激光束及其相关理论是近年来光学研究领域重要的课题之一,其中airy激光束是近两年来备受关注的新型无衍射激光束之一。在30多年前，基于量子力学中的薛定谔方程，berry和balazs在理论上提出了无衍射的airy波包解。在近几十年来，在理论上对于二维和三维领域的无衍射波，无数的科研工作者已经进行了非常多的研究，特别是在光学以及原子物理领域。在实验方面，最为人所知的是由j.dumin等人提出的二维无衍射的bessel光束，到现在为止，基于bessel光束，无数的科研工作者已经有了非常多的理论结果和实验研究，并且由此为其它的无衍射波的发现作了铺垫，由于这些无衍射的波包解都是包括无穷能量的理想解，这体现处了其无衍射的本质。这类无衍射的光束虽然可以通过限制空间和能量的方法来进行研究，但是因此也会使这些原本无衍射的光束在传播过程中产生了衍射，如果在光路中光阑尺寸远超过光场空间尺寸时，那样光场的衍射效就会被大大的减小，因此这些光束几乎就可以看成是无衍射的光束，方便进行科学研究。在2007年的时候，g.a.siviloglou等发现有限能量的airy波包也是薛定谔方程的解，并且成功地在实验上产生了有限能量的airy光束。airy光束这一新型无衍射光束替换传统的高斯光束，解决激光在传播过程中的衍射效应，从而实现激光在自由空间的远距离传播。

2.研究目的及意义：

2. 研究内容和预期目标

.研究内容

(1)了解非线性介质中光束传输特性研究的概况与发展。了解airy光束近年来的发展背景，并且了解airy光束近年来的研究现状以及主要产生方法。

(2)了解airy光束的基本理论，通过前人实验结果了解如何去研究无衍射airy光束在非局域介质中的传输特性，通过对研究装置与airy光束的理论分析，分析总结无衍射airy光束在非局域非线性介质中的传输特性。

3. 研究的方法与步骤

（1）通过阅读相关文献，了解airy光束研究的概况与发展历史，确定研究方向和研究内容；

（2）查找文献，了解前人研究、验证airy光束时所进行的实验，并了解无衍射airy光束产生的实验原理。复习激光原理和光学原理的知识。并学习数值模拟所需的基本技能，为之后的实验打下基础；

（3）了解无衍射airy光束在非局域非线性介质中传输特性的研究实验原理，通过数值进行模拟仿真；总结分析近年来发展的探究非线性介质中光束传输特性的实验方法，分析airy光束的传输特性；

4. 参考文献

1.w. krolikowski, o. bang, n. i. nikolov, d. neshev, j. wyller, j. j. rasmussen and d. edmundson, modulational instability, solitons and beam propagation in spatially nonlocal nonlinear media[j], j. opt. b: quantum semiclass. opt. 6, s288-s294 (2004).

2.a. i. yakimenko, v. m. lashkin, o. o. prikhodko, dynamics of two-dimensional coherent structures in nonlocal nonlinear media, phys. rev. e 73, 066605 (2006).

3.d. deng, x. zhao, q. guo, and s. lan, hermite–gaussian breathers and solitons in strongly nonlocal nonlinear media[j], j. opt. soc. am. b, 24, 2537-2544 (2007).

5. 计划与进度安排

1. 第七学期第18周，学生与指导老师见面，根据指导老师的建议查阅文献资料；

2. 第1周（3月1日-3月5日）开学后，指导教师下达任务书；

3. 第1-2周（3月1日-3月12日）开学后，指导教师向学生讲授所选论题的状况和要求等；学生向指导老师汇报调研情况，并完成开题报告；