论文复现|tightly focused circularly polarized ring Airy beam

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前言

采用MATLAB复现一篇论文里面的插图，涡旋光束的聚焦的仿真方式有很多种，这里采用MATLAB进行仿真，当然也有其他的很多方式，不同的方式各有千秋。

论文摘要

本文证明了在紧聚焦透镜作用下聚焦圆偏振环艾里光束（RAB）的双聚焦特性。计算了紧聚焦环空光束两个焦点处的辐射力，数值结果表明粒子可能在两个焦点处被纵向和横向捕获。通过改变相应的参数，我们可以控制两个陷波的特性。捕获力随 NA 和缩放参数 w 的增大而增大；适当的初始半径 r0 是增强任一捕获的必要条件。随着 w 的增大或 r0 的减小，两个陷阱可以靠得更近。为了实现双光学陷阱，我们应该选择较小的衰减参数 a 和较大的 NA，否则双光学陷阱会退化为单光陷阱。此外，由于布朗运动和散射力的影响，粒子的尺寸应在一个特殊的范围内。

复现内容

在这里插入图片描述

上面的第一张图是论文里面的插图，下面两张图是采用MATLAB和论文中给出的公式进行编写复现的，可以看到，复现的结果非常好。
此外还修改了部分参数进行进一步的分析：



Ep = k*f*exp(1i*phi0)/(2*sqrt(2)).*sum(E1,3);
Er = -1i*k*f*exp(1i*phi0)/(2*sqrt(2)).*sum(E2,3);
Ez = k*f*exp(1i*phi0)/(sqrt(2)).*sum(E3,3);

I = Ep.*conj(Ep)+Er.*conj(Er)+Ez.*conj(Ez);
normalizeI = I/max(max(I));
% writematrix(normalizeI,'normalizeI.xls');
I_Ex = Ep.*conj(Ep)/max(max(I));
I_Ey = Er.*conj(Er)/max(max(I));
I_Ez = Ez.*conj(Ez)/max(max(I));

%% =============================================
% 绘图操作
figure('Name','vortex beam','Position',[471 326 1058 652])
pcolor(z(:,:,1),r(:,:,1),I);
set(gca,'fontname','times new roman','fontsize',18, ...
    'XGrid','off','YGrid','off','GridLineStyle','-.','XMinorTick','off','YMinorTick','off','XMinorGrid','off','YMinorGrid','off', ...
    'TickDir','none','Box','off');
set(gca,'XTick',1.98e-3:0.01e-3:2.02e-3,'XTicklabel',[1.98:0.01:2.02]);  %修改坐标轴的范围
set(gca,'YTick',-10e-6:5e-6:10e-6,'YTicklabel',[-10:5:10]);   %修改坐标轴的范围
xlabel('z(mm)');
ylabel('r(\mum)');
% caxis([0,1]);
shading interp;
colormap jet;
ck = colorbar("location",'northoutside','Ticks',0:0.5e14:2e14,'TickLabels',[0:0.5:2]);
set(get(ck,'title'),'string','Intensity(10^{14}V^{2}/m^{2})','fontsize',15);