江骏杰,邓冬梅

(华南师范大学 广东省微纳光子功能与器件重点实验室，广东 广州 510631)

0 引言

2010年，Efremidis[1]等人首次提出了具有激增自聚焦特性的径向对称波包。这类光束有一个特殊的性质，即在传播过程中，它们的最大强度几乎保持不变，而在焦点处突然以数量级激增。与克尔介质(Kerr Media)产生的自聚焦效应不同的是，这类光束的自聚焦是纯线性的，是光场结构本身的结果[2]。随后，Efremidis[3]和Panagiotopoulos[5]通过实验证实这种光束确实存在。激增自聚焦光束在烧灼点的形成[3]，介电微粒子的光学捕获和操纵[4,6,7]以及非线性强光子弹的产生[5]有着独特的应用前景。然而，对于传统的自聚焦光束而言，即环艾里高斯光束，对于较长的传播距离时，其自聚焦能力由于焦平面强度相对较低而受到限制。

1987年，Durnin等人推导出亥姆霍兹方程的精确解，即贝塞尔模式，是非衍射光束族的重要成员[8-10]。由于贝塞尔光束的准无衍射特性，它可以应用于不同的领域，如光学操控[11]、自由空间光通信[12,13]、显微镜成像[14]等。

光学涡旋(Optical Vortices)是一种具有螺旋相位波前，带有轨道角动量(OAM)，能够携带不同拓扑电荷数的光束。对于有l个拓扑荷的涡旋光束，绕光束传播方向(z轴)一周，相位改变2lπ，光束横截面中心处振幅为0，在z轴上存在相位奇异。涡旋光束在光通信[15-17]、光学捕获[18]、光学显微镜[19]等方面有广泛的应用。近年来，嵌入不同类型自动聚焦光束的涡旋光束得到了广泛的研究[20-23]。

根据现有研究成果，提出一种可以在长距离内实现焦平面强度较高的自聚焦新型圆贝塞尔高斯涡旋光束(Circular Bessel Gaussian Vortex Beams，简称CBGVBs)，并系统的研究了它在自由空间的传播特性。……