1.一种部分相干光脉冲产生时空自聚焦的方法,其特征在于,所述方法包括:构建部分空间相干、部分时间相干的光脉冲源;
建立关于该光脉冲源在不同时刻、不同空间位置的统计光学特性的互相干函数;
将上述的互相干函数代入到广义惠更斯菲涅尔衍射积分公式中;
通过计算得到该光脉冲源的时间强度的解析表达式;
根据时间强度解析表达式确定产生时空自聚焦在空间域和/或时间域的坐标。
2.根据权利要求1所述的部分相干光脉冲产生时空自聚焦的方法,其特征在于,所述光脉冲源的空间相干和时间相干具有辛格函数的分布。
3.根据权利要求1所述的部分相干光脉冲产生时空自聚焦的方法,其特征在于,光脉冲源处于z=0处,并向z>0半空间辐射光场,所述光脉冲源在不同时刻t10和t20,在点ρ1=(x′1,y′1)和ρ2=(x′2,y′2)的光脉冲源的统计光学特性的互相干函数为:Γ0(ρ1,t10;ρ2,t20)=R(ρ1,ρ2)T(t10,t20), (1);
式中,R和T分别表示为:
式中,
w表示脉冲光束宽度;
σ表示脉冲光束空间相干长度,
T0表示脉冲宽度;
Tc表示脉冲时间相干长度;
ω0表示载波频率;
sinc(x)=sin(πx)/πx为辛格函数。
4.根据权利要求1所述的部分相干光脉冲产生时空自聚焦的方法,其特征在于,公式(1)的积分形式为:式中:
pR(v1)=σ2rect(σ2v1), (5);
H(ρ,t0,v1,v2)=HR(ρ,v1)HT(t0,v2), (7);
5.根据权利要求4所述的部分相干光脉冲产生时空自聚焦的方法,其特征在于,在z>0空间,根据傍轴条件下广义惠更斯衍射积分公式,在时间-空间域中,部分相干光脉冲在色散介质中的传输用如下积分公式:式中,
k=n(ω)ω/c,是与频率有关的波数,n(ω)为折射率,
c为光速。
6.根据权利要求5所述的部分相干光脉冲产生时空自聚焦的方法,其特征在于,假设:传输介质为线性色散介质;
n(ω)=naω+nb,na和nb是常数;
a=ω0β2z,β2表示二阶色散参数,且β2=na/c,nb=2β2ω0c-c/vg;
vg为脉冲的群速度;
由公式(4)、(7)和(10)得到:式中:
将式(8)和(9)分别代入式(13)和(14),经过积分运算,得到解析表达式:式中,
7.根据权利要求6所述的部分相干光脉冲产生时空自聚焦的方法,其特征在于,在式(15)和(16)中,设置r1=r2=r且t1=t2=t,得到:根据公式(11),可以得到时间强度公式为:
8.根据权利要求6所述的部分相干光脉冲产生时空自聚焦的方法,其特征在于,由公式(17)和公式(18)展开为:w2(z)=a1z2+b1z+c1, (22);
T2(z)=a2z2+b2z+c2. (23);
式中:
由式(22)和(23)得到:当z1=-b1/2a1,z2=-b2/2a2时,时间强度极大值出现在:当自聚焦在空间域和时间域同时发生时,空间参数和时间参数之间的关系可以获得: