内容概要：本文详细介绍了利用Matlab进行二维艾里光束传输仿真的全过程。首先设置了仿真所需的物理参数如波长、空间尺寸、网格数等，并解释了每个参数的意义与选择依据。接着展示了如何生成初始艾里光束场，包括定义衰减因子、计算艾里函数参数以及对光场进行归一化处理。然后重点讲解了传输部分所使用的角谱法，即通过频域内的相位调制来模拟光束在自由空间中的传播过程，强调了频域操作中的一些关键细节。最后给出了可视化的建议，通过对比初始和传输后的光强分布图展示艾里光束的独特性质。此外还列举了一些常见的调试问题及解决方案。 适合人群：光学工程专业学生、科研工作者以及对光束传输感兴趣的工程师。 使用场景及目标：适用于希望深入了解艾里光束传输特性的研究人员；希望通过具体实例掌握Matlab编程技巧的学习者；需要构建类似仿真模型的技术人员。 其他说明：文中提供的完整代码片段有助于读者快速上手实践，同时针对可能出现的问题提供了预防措施和解决办法。

基于切线簇的概念, 从几何光学的角度分析了自加速艾里光束的形成过程, 以及艾里光束入射面相位分布与其自加速轨迹的关系, 并给出了根据自加速轨迹分布函数推算艾里光束入射面相位分布的迭代算法, 讨论了艾里光束自修复特性的形成原理。利用液晶空间光调制器调制准直激光束实验生成了二维艾里光束, 并对其无衍射、自加速、自修复等特性进行了验证。此外还通过对一维艾里光束的调控实验生成了自聚焦光束和类贝塞尔光束等新型的光束。

具有自聚焦性的阵列艾里光束的光束强度较强，光束密度较大，对大气湍流和大气散射的抑制优势明显，可在接收端接收到较强的光信号，提高大气激光通信质量。将多个可产生艾里光束的立方相位膜片进行有序排列可生成多相位膜片，利用多相位膜片可产生具有自聚焦性的阵列艾里光束。仿真和实验说明了阵列艾里光束的自聚焦过程及光斑尺寸对其自聚焦性能的影响。结果表明,基于多相位膜片产生的阵列艾里光束具有自聚焦性，且其自聚焦的聚焦位置随光斑尺寸的变大而变大。因此，通过控制阵列中每个艾里光束的光斑尺寸，可有效控制艾里光束的自聚焦位置。

该MATLAB程序，大体上模拟出了Airy光束的二维光强分布，并在此基础上利用角谱理论，编写出了其在二维平面内的传播，只需改变其中的参数就可以展示Airy光束的移动。在此基础上加上障碍物，可以得到Airy光束的自愈合特性等特殊性质

通过数值仿真研究了不同区域被阻挡时无衍射二维艾里光束的自愈特性。仿真结果表明，部分区域被阻挡时，光束在传输一定距离后能进行自我重构。同时研究了高斯噪声环境下无衍射二维艾里光束的自愈特性。结果显示，在一定的信噪比下艾里光束经过一定距离的传输后也能够自愈。这种自愈具有一定的稳健性。艾里光束的自愈特性能够应用于光镊系统、微粒自陷和操控、光无线通信等众多领域。

圆锥形圆形艾里光束的可控自动聚焦特性

采用瑞利近似方法，数值模拟了纳米尺度的电介质粒子在一维艾里(Airy)光束作用下的光学散射力、梯度力，分析了小球所受的光学散射力和梯度力与小球半径、折射率的关系。同时，还数值模拟了小球在艾里光束中的运动轨迹，讨论了小球半径、折射率以及环境粘滞系数对小球轨迹的影响。结果表明光学散射力和梯度力随着小球半径和折射率的增大而增大。小球在光学梯度力的作用下，被牵引到光强极大值处，沿着抛物线做振荡运动，并最终收敛于抛物线型结构。小球的半径、折射率越小，以及环境的粘滞系数越大，小球轨迹的振荡越弱，收敛速度越快。

采用多层相位屏法和分步傅里叶算法相结合的方式来模拟环形艾里光束在湍流大气中传输时光斑质心漂移。通过理论和实验仿真了环形艾里光束在湍流中的传输。通过比较，证实了环形艾里光束在湍流中传输时扰动漂移量小于艾里光束和高斯光束。因此，利用环形艾里光束作为信息载体在远距离传输时具有很大的应用潜力。