光束的矢量特性在光學檢測、顯微鏡技術、光存儲(chu) 、光通訊以及激光加工(laser oem)等領域的作用已經進行了廣泛地研究。然而這些工作大部分僅(jin) 限於(yu) 空間均勻的偏振光束，例如線偏振、圓偏振和橢圓偏振。2001年Gori基於(yu) 瓊斯矢量提出了一類非均勻偏振光束，軸對稱偏振光束是其中一種特殊的非均勻偏振結構，徑向偏振與(yu) 角向偏振是軸對稱偏振的兩(liang) 個(ge) 典型偏振態。徑向偏振光束具有軸對稱的電場矢量結構和中空的環狀強度分布，它經高數值孔徑透鏡聚焦後能夠產(chan) 生強度更大的電場縱向分量，在相同條件下，徑向偏振光束聚焦光斑可以達到0.16λ²，而對於(yu) 線偏振光束，聚焦光斑僅(jin) 為(wei) 0.16λ²。強度更大、光斑更小的電場縱向分量使徑向偏振光束在電子加速、光學捕獲、光學顯微鏡和激光加工(laser oem)等領域發揮著重要的作用。例如，在高功率激光器中使用徑向偏振光束可以有效地消除由熱效應引起的雙折射和雙焦點的影響。在相同的條件下進行激光切割(laser cutting)，徑向偏振光束比圓偏振光束能夠實現更高的能量吸收效率，即切割速度與(yu) 切割深度的乘積因子提高1.5-2倍。實驗表明，在相同條件下對低碳鋼進行激光打孔，與(yu) 線偏振和圓偏振相比，采用角向偏振光束可以提高1.5-4倍的加工效率。

由於(yu) 軸對稱偏振光束具有這些獨特的優(you) 勢，因此，研究它的矢量結構特性具有十分重要的價(jia) 值。武漢國家光電實驗室工業(ye) 激光器團隊的王又青教授、賈信庭博士等對軸對稱偏振光束經圓孔光闌衍射的遠場矢量結構特性進行了深入的研究。根據矢量角譜表示法，將受硬邊光闌衍射的軸對稱偏振拉蓋爾-高斯光束的電磁場分解為(wei) TE項和TM項兩(liang) 個(ge) 部分，並且使用穩相法推導出軸對稱偏振拉蓋爾-高斯光束經圓孔光闌衍射的TE項和TM項在遠場的電磁場解析表達式。其中徑向偏振光束、角向偏振光束和自由空間的情況都可以作為(wei) 我們(men) 理論模型的特例。分析表明，圓孔光闌的存在並沒有改變軸對稱偏振光束的矢量結構和偏振特性。束腰寬度與(yu) 波長的比值、光束階數、截斷參數和電場矢量與(yu) 徑向之間的夾角這四個(ge) 參數共同決(jue) 定了軸對稱偏振光束通過圓孔光闌衍射後在遠場的TE項能流分布、TM項能流分布、總能流分布。

    該研究得到了國家“十一五”科技支撐計劃—“7kW軸快流CO₂激光器”項目的支持，研究結果發表在Optics Letters (Vol. 36, No. 2, pp. 295-297)。