圓柱波導管中大菲捏耳數的光學圖斑形成與幾何圖形

Abstract

我們將綠光雷射聚焦至三種不同長度的圓柱型波導管中，觀察其所產生的圖斑。實驗結果發現由光干涉所產生的圖斑與古典的圓型彈子球檯周期性軌跡相同，而且依然具有波干涉的特性。這些週期性的運行軌跡在理論分析上，可用圓柱型波導管的基本模態干涉疊加產生，理論模擬的結果與實驗相當吻合。然而在使用較短的波導管時，觀察到越短的光導管呈現出越不完整圖像，這部分的實驗現象不能以波的形式模擬詮釋，我們改以粒子性的光速追跡方式進行理論模擬，成功的重建實驗所得的光斑圖案，清楚的揭示光導管長度對圖案成形的影響。以往使用波導主要觀察基本模TE1,1，無從針對此種幾何圖形進行更深入的探討，藉由本文的研究可連接光的波動性與粒子性之間的特性。

With a large-aperture circular light pipe, the transverse optical quasiscarred resonance modes related to periodic orbits in circular billiards are experimentally observed. The experimental quasiscarred modes are numerically confirmed to be the linear superposition of nearly degenerate Bessel eigenstates. Furthermore, some incomplete patterns are observed in the shorter waveguides, and these incomplete near-field patterns also could be restructured by ray tracing method. As a conclusion, the relevant features between the particle nature and wave properties of light could be successfully linked.