强激光与粒子束

作者：李存霞, 章艺珊, 周健, 刘洋河, 惠宁菊, 王彦龙, 符迪迪, 唐远河,

关键词：气辉(极光), 光谱线型, 涡旋光, 拓扑荷数, 高层大气,

对被动遥感探测高层大气风场所使用的高斯光谱线型、洛伦兹线型与佛克托线型三种线型的气辉（极光）光源引入涡旋光因子后，从理论上导出了三种线型涡旋光表达式，模拟得到三种气辉（极光）涡旋光线型的调制图像，三种线型随拓扑荷数的变化出现不同程度的消光：高斯型涡旋光绕轴旋进一周相位改变2πl，整体呈螺旋形，中心消光部分及相位随拓扑荷数l增加而增大；洛伦兹型涡旋光以横轴分布方向为主要的消光方向。随着l增加光强减弱，以间断式进行中心消光，具有螺旋空间相位结构；佛克托型涡旋光的花样对称分布于横向与纵向两侧，顶部呈“V”型沿-z方向消光。给出三种线型涡旋光的干涉强度与光程差、拓扑荷数的关系式，模拟得到三种线型涡旋光的干涉条纹的3D图，发现不同拓扑荷数下空间光谱强度产生不同的叉形结构：随着涡旋相位的改变，原有空间分布发生变化，整体从光强最大处开始向两侧延伸并挤压，分数拓扑荷数下涡旋相位挤压和错位影响更大。实验结果发现高斯型涡旋光的亮环数目与拓扑荷数l相同，拓扑荷数l每增加1，则总拓扑相位就会增加2π，束腰半径也随之增加。

来源：2025年第5期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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