51, 041401(2014)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2014《中国激光》杂志社
041401-1
厄米-余弦-高斯光束通过负折射率平板
材料的传输特性
霍雅洁 张廷蓉 包建勤
四川师范大学物理与电子工程学院, 四川 成都 610101
摘要 采用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式推导出厄米-余弦-高斯光束通过负折射率平板材料的传输公式，并利
用其解析式进行数值计算和分析。研究结 果表明：负折射率平板材料中的负折射率只影响光束的两次聚焦位置；光
束参数不仅会改变厄米-余弦-高斯光束的轴上光强分布，还会改变横向光强的分布，但对厄米-余弦-高斯光束轴上
最大光强和横向最大光强的位置均没有影响。
关键词 激光光学；传输特性；负射率平板材料；厄米-余弦-高斯光束；惠更斯-菲涅耳衍射积分；ABCD 光学系统
中图分类号 O435 文献标识码 A doi: 10.3788/LOP51.041401
Propagation Properties of Hermite-Cosine-Gaussian Beam Through
a Negative Refractive Index Materials Slab
Huo Yajie Zhang Tingrong Bao Jianqin
Institute of Physics and Electronic Engineering Sichuan Normal University, Chengdu, Sichuan 610101, China
Abstract Based on the extended Huygens- Fresnel principle, the propagation expression of Hermite- cosine-
Gaussian beam through the negative refractive index materials slab is derived and the numerical calculations are
performed. The calculated results show that the negative refractive index of materials slab changes the position
of the Hermite- cosine- Gaussian beam focusing, and the beam parameters of Hermite- cosine- Gaussian beam
can affect the axial and transverse light intensities. However, the position of the maximum intensity is constant.
Key words laser optics; propagation properties; negative refractive index materials slab; Hermite-Cosine-Gaussian
beam; Huygens-Fresnel diffraction integral; ABCD optical system
OCIS codes 140.3460; 350.3618; 160.4760
1 引 言
负折射率材料是一种新型人工合成材料。第一次提出负折射率介质概念是在 1968 年，前苏联物理学家
Veselago
[1]
从经典 Maxwell 方程出发，打破传统电磁理论，用全新的视角理论分析研究了电磁波在介电常数
与磁导率同 时 为 负 的介质中的传 播 ，指出介电常 数 与 磁 导 率同时为负的 介 质 的 存在是不违反 物 理 学 定 律
的，并且还具有负 折射效应、逆多普 勒效应和逆 切伦 柯夫辐射效 应等 奇异物理现象。 当电磁波在此种 介质
中传播时，它的电场矢量
E、磁场矢量
H
以及波矢
k
三者遵循左手定则，所以称这种介质为“左手介质”。由
于自 然界 中并未寻找到这种物 质，对负 折射率材料的研究一 度处于停滞阶段。直 到 2000 年，Smith 等
[2-3]
用
二维 金属线列阵和有 缺口的环谐 振器列阵组成了 世界上第一块等 效介电常量 与磁导率同时为 负数的负折
射率 材料。 同年，Pendry
[4]
提出 左手材 料制成 的透镜 能够实现对倏逝波 的成像 ，可 以用左 手材料 制成完 美
透镜。从此，负折射率材料吸引了众多研究者的关注并成为当今的一个研究热点。近几年有很多文献研究
了负折射率平板材料的各种特性
[5-7]
，以及一些光束通过左手平板材料构成的光学系统的传输特性
[8-12]
。
收稿日期：2013-10-20; 收到修改稿日期: 2013-12-06; 网络出版日期: 2014-03-14
项目基金: 四川省教育厅重点项目（12ZA144）
作者简介: 霍雅洁（1988—），女，硕士研究生，主要从事激光传输与变换方面的研究。E-mail：277323800@qq.com
导师简介：张廷蓉（1962—），女，教授，主要从事激光传输方面的研究。E-mail: trc_sc@163.com
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