近日，理学院朱洁老师的研究团队在光束传播特性方面取得进展，分别于2024年9月和11月在国际期刊杂志《Optics and Laser Technology》（SCIE, IF 4.9, JCR Q1）和《Heliyon》（SCIE, IF 3.4, JCR Q1）发表了关于复杂光束的新模型和传播特性的研究成果。这些研究为理解和操控复杂光束的传播行为提供了新的理论基础，并为其在光学、物理和医学等多个领域的应用开辟了新路径。

朱洁老师以第一作者身份在期刊《Optics and Laser Technology》上发表题为“Exploring self-focusing in nonparaxial propagation of elliptic Gaussian beams with cross-phase”的研究论文。https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.112039

  研究团队通过结合算符变换技术和虚拟源方法探讨了具有交叉相位的椭圆高斯光束（EGBwCP）的近轴和非近轴传播特性。研究发现，近轴条件下，EGBwCP的椭圆强度模式会以可控的速度旋转；在非近轴条件下，交叉相位的引入显著增强了光束的自聚焦行为。在自聚焦位置附近，光束在传播过程中可以经历两次聚焦。该模型通过差分算符和虚拟源技术实现了灵活的光束调控，为需要轨道角动量的科学应用（如微米颗粒捕获和冷原子操控）提供了强大支持。

图1：（左）不同传输距离下EGBwCP的光强和位相分布情况；（右）近轴近似（实线）和考虑最低阶非近轴修正（虚线）下的EGBwCP的轴上强度随传输距离的变化关系。

此外，朱洁老师还以通讯作者身份在期刊《Heliyon》上发表题为“Generalized dark hollow sine-Gaussian beam and its propagation properties”的研究论文。

https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e37016

团队提出的广义暗中空正弦高斯光束（GDHsGB）模型统一了对传统暗中空光束（DHB）和异常暗中空光束（ADHB）的描述，并支持圆形和椭圆形光束的传播分析。研究显示，GDHsGB模型在自由空间中的传播特性更加丰富，圆形ADHB表现出对称的模式扩展，而椭圆ADHB则展现了光束宽度和椭圆率的动态变化，甚至在传播过程中会产生90度的旋转。这一新模型为光束在原子引导、光学颗粒捕获等领域的应用提供了更多可能性。

两项研究不仅丰富了对复杂光束的理解，还为未来的光束操控和应用拓展了新思路，具有重要的科学价值和应用前景。

朱洁简介：朱洁于2009年本科毕业于吉林大学物理学院，2009年至2014年在中国科学院物理研究所攻读博士学位，并于2012至2013年在美国得克萨斯大学奥斯汀分校担任访问学者。主要研究方向聚焦于复杂光束的构建与传播特性，旨在通过引入新光束模型和优化传播算法，为科学界提供灵活高效的工具，以便更好地分析和控制光束在光学系统中的演变。朱洁的研究成果多次发表于《Optics Letters》、《Optics Express》、《Optics and Laser Technology》和《Results in Physics》等高水平学术期刊。