甄志强，马海祥，李新忠，李贺贺，王静鸽

(河南科技大学 物理工程学院，河南 洛阳 471023)

小级数Ince-Gaussian光束光强模式分析

甄志强，马海祥，李新忠，李贺贺，王静鸽

(河南科技大学 物理工程学院，河南 洛阳 471023)

研究了因斯-高斯(IG)光束级数m较小时，分立光瓣模式的光强分布。通过数值模拟，对IG奇偶模式以及奇偶模式线性叠加生成的PIG分立光瓣模式的光强进行了分析。分析结果表明：m较小时，PIG分立光瓣模式光瓣的空间位置介于奇偶模式之间，但是光瓣的光强分布变化较为明显。同一模式光瓣角向椭圆变量越接近于椭圆长轴，其光强比重越大。在统一总光强后，相同阶数与级数的不同模式光瓣总光强与角向椭圆变量差为一个三次函数的关系。对于偶模椭圆长轴上的光瓣，随着该模式通过PIGπ/2模式转化为奇模，该光瓣上的光强分布逐渐由弥散向着逆时针方向集中。

物理光学;因斯-高斯光束；模式分布；光场调控；微粒操纵；数值模拟;光强分析

0 引言

因斯-高斯(Ince-Gaussian，IG)模式[1]是空间近轴波动方程(paraxial wave equation,PWE)在椭圆坐标系上的准确正交解，是一种自然存在于稳定谐振腔中的激光模式。其模式分为奇模和偶模，因其与厄米特-高斯(Hermite-Gaussian，HG)模式和拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)模式相比，具有更为丰富的模式分布，一直吸引着研究者的关注[2-13]。

2004年，文献[1]首次推导出PWE在椭圆坐标系下的准确正交解，提出了IG模式分布，并发现它是LG和HG的过渡模式，为IG光束提供了理论基础。同年，文献[14]在理论上发现IG光束的奇模和偶模线性组合可以生成椭圆形的涡旋光束，称为螺旋因斯-高斯(helical Ince-Gaussian，HIG)光束，丰富了涡旋光束的类型。……