古依相移

古依相移是指1890年法國物理學家 Louis Georges Gouy 證明聚焦的波束(高斯波束)在經過焦點後(從焦點一側遠場到另一側遠場),會比同頻率的平面波束多獲得π的相移。

基本介紹

  • 中文名:古依相移
  • 外文名:Ancient phase shift
  • 領域:光學
簡介,波束賦形,非線性光學,參閱,

簡介

古依相移乃指於1890年法國物理學家 Louis Georges Gouy 證明聚焦的波束(高斯波束)在經過焦點後(從焦點一側遠場到另一側遠場),會比同頻率的平面波束多獲得
的相移。 具體公式為
其中
為瑞利長度,
對應高斯波束腰的位置。
非線性光學中,使用高斯波束會因為 Gouy 相移降低奇次諧波的產生效率。光學鑷子在焦點附近的側向俘獲力中,Gouy 相移亦扮演角色。由 Gouy 相移易知,聚焦光束在真空中相速度會超過相應的平面波。

波束賦形

波束賦形(Beamforming)又叫波束成型空域濾波,是一種使用感測器陣列定向傳送和接收信號的信號處理技術。波束賦形技術通過調整相位陣列的基本單元的參數,使得某些角度的信號獲得相長干涉,而另一些角度的信號獲得相消干涉。波束賦形既可以用於信號發射端,又可以用於信號接收端。
在發射端,波束賦形器控制每一個發射裝置的相位信號幅度,從而在發射出的信號波陣中獲得需要相長和相消干涉模式。在接收端,不同接收器接收到的信號被以一種恰當的方式組合起來,從而獲得期盼中的信號輻射模式。
以水下聲納發射為例,我們希望向遠處的船隻傳送一束集中尖銳的聲納信號。如果聲納發射裝置的每個聲納發生器同時向一艘船發聲納信號,由於遠方船隻的方位角度,有的聲納發射器的信號先到達船隻,有的聲納發射器的信號後到達船隻,無法做到讓所有聲納信號發生器的信號同時到達這條船隻。有了波束賦形技術,就可以調整不同聲納發生器的信號發射時間(離船遠的先發信號,離船近的後發信號),這樣,所有的聲納信號就能同時擊中船隻,獲得一個強大的聲納脈衝信號擊中船隻的效果。
在被動式聲納系統或者主動式聲納的接收端,波束賦形技術為不同的水下聽音器收集到的信號加上不同的時延(離開目標最近的水下聽音器加上最長的時延),這樣就能同時聽到所有水下聽音器的聲音,就像聲音是來自同一個水下聽音器,從而獲得最佳的效果。

非線性光學

非線性光學主要用來研究非線性光學現象和理論。
介質產生的極化強度決定於入射光的電場強度,其作用可用多項式展開成多階形式.在通常的弱光條件下,高階項因為係數很小而可以忽略,此時可近似看成一種線性關係。但是在強雷射場作用下(通常在10V/m左右,由雷射脈衝提供),極化強度的高階項強度不可被忽略,非線性作用出現,從而可以實現光和光之間的相互作用。入射光的強度越高,高階非線性效應越明顯。非線性光學直到雷射出現後,人們對二次諧波產生的發現才發展起來。
非線性光學包括光學倍頻、混頻、參量振盪、克爾效應光孤子等現象。利用強度極高的飛秒雷射可以產生高達上百倍的倍頻效應,可以用來產生深紫外光和軟 X 射線。常用於產生非線性效應的物質有鈮酸鋰鉭酸鋰磷酸氧鈦鉀(KTP)、磷酸二氫鉀(KDP)、偏硼酸鋇(BBO)等晶體(具有高的2階非線性係數)及稀有氣體(主要用於產生高階非線性效應)。光參量振盪(OPO)是目前產生大範圍連續可調波長(波長從紅外到可見光甚至紫外光)雷射的唯一方法。

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