<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">847649</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2022.847649</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Propagation Properties of a Twisted Hermite-Gaussian Correlated Schell-Model Beam in Free Space</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Liu et&#x20;al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Twisted Hermite-Gaussian Correlated Schell-Model Beam</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Leixin</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Haiyun</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1624794/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Lin</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>Yiming</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Fei</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Hoenders</surname>
<given-names>Bernhard J.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Yahong</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1561058/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Yangjian</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff4">
<sup>4</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff5">
<sup>5</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1578990/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>Xiaofeng</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff4">
<sup>4</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff5">
<sup>5</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1569626/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>School of Physical Science and Technology</institution>, <institution>Soochow University</institution>, <addr-line>Suzhou</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Department of Physics</institution>, <institution>Shaoxing University</institution>, <addr-line>Shaoxing</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>Zernike Institute for Advanced Materials</institution>, <institution>University of Groningen</institution>, <addr-line>Groningen</addr-line>, <country>Netherlands</country>
</aff>
<aff id="aff4">
<sup>4</sup>
<institution>School of Physics and Electronics</institution>, <institution>Shandong Normal University</institution>, <addr-line>Jinan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff5">
<sup>5</sup>
<institution>Shandong Provincial Engineering and Technical Center of Light Manipulation and Shandong Provincial</institution>, <institution>Key Laboratory of Optics and Photonic Devices</institution>, <institution>School of Physics and Electronics</institution>, <institution>Shandong Normal University</institution>, <addr-line>Jinan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1459946/overview">Shangran Xie</ext-link>, Beijing Institute of Technology, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1620828/overview">Xinglin Zeng</ext-link>, Max Planck Institute for the Science of Light, Germany</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1622007/overview">Yang Chen</ext-link>, Paul Scherrer Institut (PSI), Switzerland</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Yangjian Cai, <email>yangjiancai@suda.edu.cn</email>; Xiaofeng Peng, <email>xfpeng888@163.com</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Optics and Photonics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>16</day>
<month>02</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>847649</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>03</day>
<month>01</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>18</day>
<month>01</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 Liu, Wang, Liu, Dong, Wang, Hoenders, Chen, Cai and Peng.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Liu, Wang, Liu, Dong, Wang, Hoenders, Chen, Cai and Peng</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>We introduce a novel type of twisted partially coherent beams with a nonconventional correlation function, named the twisted Hermite-Gaussian correlated Schell-model (THGCSM) beam. The condition that a twist phase can be imposed on a partially coherent beam is addressed for Schell-model fields endowed with rectangular symmetry. Further, the analytical formula for the THGCSM beam propagating in free space has been derived with the help of the generalized Collins formula. The propagation properties, such as the spectral density and the spectral degree of coherence (SDOC) of the THGCSM beam, also have been studied in detail by some numerical examples. The numerical results show that the twist phase plays a role in resisting beam splitting, caused by the correlation structure, and induces the rotation of the distribution of the SDOC on propagation. Moreover, it is interesting to find that when the beam carries a twist phase, this will endow the beam the ability to maintain its distribution of the SDOC on propagation and enhance the self -reconstruction capability of the SDOC. Our results may provide new insights into nonconventional partially coherent beams with twisted phase and may be useful in some applications, such as optical communications and information recovery.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>self-reconstruction</kwd>
<kwd>spectral degree of coherence</kwd>
<kwd>twist phase</kwd>
<kwd>propagation properties</kwd>
<kwd>partially coherent</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">12192254 11774251&#x20;11874046 11904247&#x20;11974218 12104263&#x20;12174279</contract-num>
<contract-num rid="cn002">2019YFA0705000</contract-num>
<contract-num rid="cn003">ZR2021QA093</contract-num>
<contract-num rid="cn004">2018GXRC010</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">National Natural Science Foundation of China<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001809</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">National Key Research and Development Program of China<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100012166</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn003">Natural Science Foundation of Shandong Province<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100007129</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn004">Innovation Group of Jinan<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100018916</named-content>
</contract-sponsor>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>Coherence is one of the most notable features of a laser beam. These light beams (i.e.,&#x20;partially coherent beam) have attracted intensive attentions due to their wide applications in inertial confinement fusion, ghost imaging, sub-Rayleigh imaging, particle trapping, free space optical communications and optical scattering [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. Furthermore, Gori et&#x20;al. [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] proposed the sufficient conditions for designing a real genuine cross-spectral density function or matrix of a partially coherent beam. Based on the above works, a variety of partially coherent beams with nonconventional correlation functions (i.e.,&#x20;the correlation function doesn&#x2019;t satisfy the Gaussian distribution) have been introduced theoretically and generated experimentally [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. It is found that beams with nonconventional correlation functions will exhibit unique properties on propagation, such as self-splitting, self-reconstruction, locally sharpened and laterally shifted intensity maxima [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>], which are useful in multi-particles trapping, atoms guiding, image transfer and recovery. Moreover, the beam profiles in the focal plane (or far fields) can be controlled by endowing the beam with a specific correlation function [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], for example, dark-hollow beam profiles (or an optical cage) can be formed near the focal plane when the correlation function satisfies a Laguerre&#x2013;Gaussian distribution [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. A Multi-Gaussian correlated Schell-model beam would generate a rectangular intensity profile in the focal plane, and a ring-shaped beam and&#x20;controllable intensity lattices also can be achieved with the help of the correlation functions [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. In addition, partially&#x20;coherent beams with prescribed correlation functions can be applied to reduce scintillation in turbulence [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], overcome the classical Rayleigh diffraction limit [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], coherence-based optical encryption [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], robust microscopy imaging [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], robust far-field imaging [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>], and optical beam shaping&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>].</p>
<p>On the other hand, partially coherent beams with a twist phase (i.e.,&#x20;twisted partially coherent beam) carry orbital angular momentum (OAM) [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>]. Twist phase as a &#x201c;genuinely two-dimensional&#x201d; phase can&#x2019;t exist in a coherent beam and its value is bounded in strength. Twist phase was introduced by Simon et&#x20;al. in 1993 and has been demonstrated in an experiment by Friberg [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>]. Due to the intrinsic chiral property of the twist phase the rotation of the beam spot on propagation is induced, and both the distribution of the SDOC, the degree of polarization and the state of polarization of the beam on propagation are affected [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. Besides, light beams with a twist phase have advantages in resisting coherence (or turbulence)-induced degeneration, depolarization and overcoming the classical Rayleigh limit [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]. It is shown in [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>] that using a twist phase can greatly increase the amount of OAM of a partially coherent vortex beam and enhance its self-reconstruction capability.</p>
<p>Recently, some new ways have been introduced to generate twisted Gaussian Schell-model beams and measure their orbital angular momentum [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>]. The problem of when a twist phase can be imposed on a partially coherent beam, generated from a Schell-model source with axial symmetries, was explored in [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>]. Two approaches have been proposed to devise genuine twist beams with and without symmetry [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>]. In this paper, we devised a newly twisted partially coherent beam named the twisted Hermite-Gaussian correlated Schell-model (THGCSM) beam. The condition that the THGCSM beam will be bona fide is met, and the propagation properties of the THGCSM beam have been investigated in detail. Our results show that the twist phase plays a role of preventing deterioration of the intensity distribution and induces rotation of the distribution of the SDOC around the axis on propagation. Furthermore, the twist phase also will enhance the ability of the beam to maintain the distribution of the SDOC and its self-reconstruction capability, which will be useful for optical information processing and recovery.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>Theory of the Twisted Hermite-Gaussian Correlated Schell-Model Beam</title>
<sec id="s2-1">
<title>Twisted Schell-Model Beams With Rectangular Symmetry</title>
<p>Based on the unified theory of coherence and polarization, the statistical properties of a partially coherent beam can be characterized by the cross-spectral density (CSD) [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>]. For Schell-model fields, endowed with rectangular symmetry, the cross-spectral density (CSD) of the beam can be expressed as<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <bold>
<italic>r</italic>
</bold>
<sub>
<bold>1</bold>
</sub> &#x3d; (<italic>x</italic>
<sub>1</sub>, <italic>y</italic>
<sub>1</sub>), <bold>
<italic>r</italic>
</bold>
<sub>
<bold>2</bold>
</sub> &#x3d; (<italic>x</italic>
<sub>2</sub>, <italic>y</italic>
<sub>2</sub>) are two arbitrary transverse position vectors, <italic>&#x3c4;</italic> (r<sub>i</sub>) denotes the transmission function of an arbitrary (complex) amplitude filter and <italic>u</italic> (&#x7c;<italic>x</italic>
<sub>1</sub>-<italic>x</italic>
<sub>2</sub>&#x7c;)<italic>u</italic> (&#x7c;<italic>y</italic>
<sub>1</sub>-<italic>y</italic>
<sub>2</sub>&#x7c;) is the spectral degree of coherence. When the beam carries a twist phase, the CSD is defined as<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where the last exponential term represents the twist phase, with <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> being the twist factor. According to the Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>], the CSD will be bona fide, if and only if the corresponding uniform source, defined as<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>is bona fide too. Then, we find that the uniform source satisfies the following formal integral relationship<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>for any pair (<bold>
<italic>r</italic>
</bold>
<sub>1</sub>, <bold>
<italic>r</italic>
</bold>
<sub>2</sub>), <bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold> &#x3d; (<italic>&#x3c1;</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub>, <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub>) is an arbitrary transverse position vector, and <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the twist phase. To prove this, on substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Eq. 3</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref>, the l. h. s of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> reads as follows<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For the r. h. s of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> we obtain:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, taking into account that <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref> can be expressed as follows<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>On letting <bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold> &#x3d; <bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold> &#x2212; (<bold>
<italic>r</italic>
</bold>
<sub>2</sub>&#x2212;<bold>
<italic>r</italic>
</bold>
<sub>1</sub>), <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> can be recast as<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, the <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> has been proved. Moreover, it has been mentioned in [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>], when the <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> is satisfied, the uniform source <italic>W</italic>
<sub>
<italic>u</italic>
</sub> defined by <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Eq. 3</xref> and the twist phase <italic>T</italic>
<sub>
<italic>u</italic>
</sub> share the same coherent modes, defined as<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>with <italic>u</italic>&#x20;&#x3d; <italic>k&#x3bc;</italic>
<sub>
<italic>0</italic>
</sub>, <italic>k &#x3d; 2&#x3c0;/&#x3bb;</italic> is the wavenumber with wavelength <italic>&#x3bb;</italic>, and <italic>j</italic>&#x20;&#x3d; 0, 1/2, 1, &#x2026; , <italic>m</italic>&#x20;&#x3d; -<italic>j</italic>, <italic>j</italic>&#x2b;1, &#x2026; , <italic>j</italic>. Here, <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the Laguerre polynomials with the radial index <italic>j</italic>-&#x7c;<italic>m</italic>&#x7c; and the angular index 2&#x7c;<italic>m</italic>&#x7c;, while exp (<italic>i2m</italic>&#x3c6;) represents the vortex&#x20;phase.</p>
<p>If the uniform source W<sub>
<italic>u</italic>
</sub> is bona fide, the sufficient condition is that the eigenvalue sequence {&#x3bb;<sub>j,m</sub>} should be nonnegative. These eigenvalues are defined as<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>On substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">equations 3</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">(9)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Equation 10</xref>, and on letting <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#xa0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Use the Following Expression [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>]<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>with <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> , and <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. After some operation, we have<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> is one of the main results of this paper, which can be used to assess the conditions when the Schell-model beams with rectangular symmetry can carry the twist&#x20;phase.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>Analytical Formula for a Twisted Hermite-Gaussian Correlated Schell-Model Beam</title>
<p>In this section, we introduce a new kind of twisted partially coherent beam with nonconventional correlation function, named the twisted Hermite-Gaussian correlated Schell-model (THGCSM) beam. As a natural extension of the Hermite-Gaussian correlated Schell-model (HGCSM) beam [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], the CSD in the source plane (<italic>z</italic>&#x20;&#x3d; 0) is defined as<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>where <bold>
<italic>r</italic>
</bold>
<sub>
<bold>1</bold>
</sub> &#x3d; (<italic>x</italic>
<sub>1</sub>, <italic>y</italic>
<sub>1</sub>), <bold>
<italic>r</italic>
</bold>
<sub>
<bold>2</bold>
</sub> &#x3d; (<italic>x</italic>
<sub>2</sub>, <italic>y</italic>
<sub>2</sub>) are two arbitrary transverse position vectors in the source plane, &#x3c3;<sub>0</sub> and &#x3b4;<sub>0</sub> represent the beam width and the spatial coherence width, respectively. <italic>H</italic>
<sub>2m</sub> and <italic>H</italic>
<sub>2n</sub> are the Hermite polynomial of order 2m and 2n, respectively. After some algebra, <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref> can be expressed in the following alternative form<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As mentioned in <xref ref-type="sec" rid="s2-1">section 2.1</xref>, the THGCSM beam will be bona fide, if and only if the corresponding uniform source, defined as<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>is bona fide too. On substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Equation 10</xref>, and after some tedious integrations and algebraic manipulations, we have<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m23">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where <sub>2</sub>
<italic>F</italic>
<sub>
<italic>1</italic>
</sub> is a hypergeometric function. So, in order for <italic>W</italic>
<sub>u</sub> to be bona fide (i.e.,&#x20;<italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>j,m</italic>
</sub> should be nonnegative), the parameter <italic>u</italic>&#x20;&#x3d; <italic>k&#x3bc;</italic>
<sub>
<italic>0</italic>
</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref> must be bounded by the following inequality:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, the THGCSM beam will be bona fide, if and only&#x20;if&#x20;the <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equation 18</xref> is satisfied. Then, the propagation of the THGCSM beam through an ABCD optical system can be investigated with the help of the generalized Collins formula [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>].<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>where <bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold>
<sub>
<bold>1</bold>
</sub> &#x3d; (<bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold>
<sub>
<italic>x</italic>1</sub>, <bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold>
<sub>
<italic>y</italic>1</sub>) and <bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold>
<sub>
<bold>2</bold>
</sub> &#x3d; (<bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold>
<sub>
<italic>x</italic>2</sub>, <bold>
<italic>&#x3c1;</italic>
</bold>
<sub>
<italic>y</italic>2</sub>) are two arbitrary transverse position vectors in the observation plane, and A, B, C, D are the transfer matrix elements of an optical system. On substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref>, we obtain the analytical formulae for the CSD of a THGCSM beam in the output plane as follows:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m26">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>with<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The spectral density of the THGCSM beam at point <bold>&#x3c1;</bold> in the receiver plane is defined as<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The spectral degree of coherence (SDOC) of the THGCSM beam at a pair of transverse points with position vectors <bold>&#x3c1;</bold>
<sub>
<bold>1</bold>
</sub> and <bold>&#x3c1;</bold>
<sub>
<bold>2</bold>
</sub> in the output plane can be expressed by the formula<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">2</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Based on the obtained formulae above, we can study the propagation properties of a THGCSM beam in a convenient&#x20;way.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>Numerical Simulation of a THGCSM Beam</title>
<sec id="s3-1">
<title>Paraxial Propagation of the THGCSM Beam Through an ABCD Optical System.</title>
<p>In this section, we study the paraxial propagation of the THGCSM beam through an ABCD optical system by applying the formulae derived in <xref ref-type="sec" rid="s2">section 2</xref>. In the following examples, we consider the beam propagating in free space after passing through a lens with focal length <italic>f</italic>&#x20;&#x3d; 400mm, which is located at <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The parameters of the beam and the transfer matrix are defined as <italic>&#x3bb;</italic> &#x3d; 632.8&#xa0;<italic>nm</italic>, <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 1&#xa0;mm, <italic>&#x3b4;</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 0.5&#xa0;mm, <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> , <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> , and <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Equation 24</xref>, we calculate the normalized spectral density of a focused THGCSM beam at several propagation distances with different values of the twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref>. One can find that when <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 0&#xa0;m<sup>&#x2212;1</sup> (see the first row), the THGCSM beam reduces to a HGCSM beam, and with the increase of the propagation distance, the intensity distributions of the HGCSM beam gradually change from one beam spot into two spots or four beam spots as expected [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. From the second and third rows of <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref>
<bold>,</bold> it is interesting to find that a twist phase does not seem to cause the beam to rotate during the transmission, no matter what the value of the parameters m n is. This result is quite different from that obtained in former works [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>], where it was shown that the twist phase would induce the beam to rotate on propagation. This phenomenon will be explained in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref>, by investigating the self-reconstruction characteristics of the beam spectral density. In addition, the twist phase has the effect of hindering the beam spot to split on propagation, and the larger the value of the twist factor is, the beam spot will split more difficult. This means that the twist phase plays a role preventing deterioration of the intensity distribution. Thus, the twist phase can be used to control the intensity distribution of a THGCSM beam on propagation in free&#x20;space.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Density plot of the normalized spectral density of a focused THGCSM beam with <italic>m</italic>&#x20;&#x3d; 1, <italic>n</italic>&#x20;&#x3d; 0 for different values of the twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> at several propagation distances.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g001.tif"/>
</fig>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Density plot of the normalized spectral density of a focused THGCSM beam with <italic>m</italic>&#x20;&#x3d; 1, <italic>n</italic>&#x20;&#x3d; 1 for different values of the twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> at several propagation distances.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g002.tif"/>
</fig>
<p>Then, the evolution properties the SDOC of a focused THGCSM beam on propagation also have been investigated. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref> show the modulus of the SDOC between two points <bold>&#x3c1;</bold> and -<bold>&#x3c1;</bold> (i.e.,&#x20;&#x7c;<italic>&#x3b7;</italic>(<bold>&#x3c1;,</bold>-<bold>&#x3c1;</bold>)&#x7c;), at several propagation distances with different values of the twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub>. The first row of the <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref> show the variation of the SDOC of a focused HGCSM beam versus the propagation distances <italic>z</italic>. It is found that the distribution of the SDOC of the HGCSM beam exhibits an array distribution in the source plane (i.e.,&#x20;<italic>z</italic>&#x20;&#x3d; 0&#xa0;mm), and the number of the beamlets increase as the values of the beam order <italic>m</italic> or <italic>n</italic> increase.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Modulus of the SDOC between two points <bold>&#x3c1;</bold> and&#x2212;<bold>&#x3c1;</bold> of the THGCSM beam with <italic>m</italic>&#x20;&#x3d; 1, <italic>n</italic>&#x20;&#x3d; 0 for different values of the twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> at several propagation distances.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g003.tif"/>
</fig>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Modulus of the SDOC between two points <bold>&#x3c1;</bold> and &#x2212;<bold>&#x3c1;</bold> of the THGCSM beam with <italic>m</italic>&#x20;&#x3d; 1, <italic>n</italic>&#x20;&#x3d; 1 for different values of the twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> at several propagation distances.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g004.tif"/>
</fig>
<p>When the propagation distance <italic>z</italic> increases, the profile of the SDOC firstly remains invariant, and then becomes one beam spot in the focal plane. This means that the information regarding the SDOC is increasingly lacking with increasing propagation distance. The second and the third rows of the <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref> show the influence of the twist phase on the evolution properties of the SDOC. We find that the twist phase induces a rotation of the SDOC on propagation, such that when <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> &#x3e; 0, the distribution of the SDOC rotates anti-clockwise, and when <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> &#x3c; 0, the distribution of the SDOC rotates clockwise. The SDOC rotates faster with increasing twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub>, and the rotation angle varies between &#x2212;&#x3c0;/2 or <italic>&#x3c0;</italic>/2 in the focal plane. These phenomena can be explained by the fact that the twist phase imposes angular momentum on the beam. Further, one can still determine the structure of the SDOC even in the focal plane. Thus, the twist phase can be used to maintain the beam&#x2019;s information of the correlation function.</p>
<p>In order to investigate the influence of the spatial coherence width and the twist phase on the beam propagation properties, the density plots of the normalized spectral density and the modulus of the SDOC have been studied, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref>. In <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure&#x20;5</xref>, we calculated the density plots of the normalized spectral density and the modulus of the SDOC (&#x7c;<italic>&#x3b7;</italic>(<bold>&#x3c1;,</bold>&#x2212;<bold>&#x3c1;</bold>)&#x7c;) of a focused HGCSM beam (i.e.,&#x20;THGCSM beam with <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 0) for different values of the spatial coherence width &#x3b4;<sub>0</sub> in the focal plane. One can find that with the increase of the spatial coherence width, the beam profile of the HGCSM beam&#x20;will evolve from the original array beam shape to a Gaussian beam profile (i.e.,&#x20;the self-splitting properties of the HGCSM beam on propagation gradually disappear) as expected in&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Density plots of the normalized spectral density and the modulus of the SDOC (&#x7c;<italic>&#x3b7;</italic>(<bold>&#x3c1;,</bold>&#x2212;<bold>&#x3c1;</bold>)&#x7c;) of a focused HGCSM beam for different values of the spatial coherence width &#x3b4;<sub>0</sub> in the focal&#x20;plane.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Modulus of the SDOC (&#x7c;<italic>&#x3b7;</italic>(<bold>&#x3c1;,</bold>&#x2212;<bold>&#x3c1;</bold>)&#x7c;) of the THGCSM beam for different values of the twist factor &#x3bc;<sub>0</sub> in the source and focal plane, respectively.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g006.tif"/>
</fig>
<p>Moreover, regardless of the value of the spatial coherence width, the distribution of the SDOC is always maintained as a beam spot. Therefore, the ability to obtain information about the correlation function of the beam in the far field (or focal plane) cannot be improved by changing the coherence length or the order m n of the&#x20;beam.</p>
<p>Further, we calculated the modulus of the SDOC (&#x7c;<italic>&#x3bc;</italic>(<bold>&#x3c1;,</bold>-<bold>&#x3c1;</bold>)&#x7c;) of the THGCSM beam in the source and focal plane, respectively. It is interesting to find that with the increase of the twist factor, the strength of the sidelobes of the SDOC are enhanced. This exciting new finding may help us to find a new way to improve the reliability of the correlation function.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>Self-Reconstruction Characteristics of the THGCSM Beam</title>
<p>In this section, we focus on the Self-reconstruction behavior of the THGCSM beam when the THGCSM beam is partially blocked by a sector-shaped opaque obstacle (SSOO) in the source plane. <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure&#x20;7</xref> shows the illustration of a THGCSM beam self-healing process. A beam in the input plane (<italic>z</italic>&#x20;&#x3d; 0) is disturbed by a partially opaque obstacle in the input plane and is propagating through an ABCD optical system consisting of a lens and the free space behind the&#x20;lens.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Illustration of a THGCSM beam self-healing process.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g007.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref> shows the changes of the density plot of the normalized spectral density of a focused THGCSM beam obstructed by a SSOO for different values of the twist factor at several propagation distances. From the first row of the <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref>, one can see that with the increase of the propagation distance <italic>z</italic>, due to the effect of the correlation function, the beam splits into four beamlets as expected in [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. The second and third row of the <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref> show the effect of the twist phase on the normalized spectral density. By comparing the condition <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 0.2&#xa0;m<sup>&#x2212;1</sup> and the condition <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; &#x2212;0.2&#xa0;m<sup>&#x2212;1</sup>, we can find that the twist phase would induce the rotation of the beam on propagation: the distribution of the spectral density rotates clockwise when <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> &#x3e; 0, the distribution of the spectral density rotates anti-clockwise when <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> &#x3c; 0. This phenomenon is consistent with former results [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. Therefore, the twist phase actually still causes the beam to rotate during propagation, but it is not noticeable when the beam is intact (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>,&#x20;<xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref>).</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Density plot of the normalized spectral density of a focused THGCSM beam with <italic>m</italic>&#x20;&#x3d; 1, <italic>n</italic>&#x20;&#x3d; 1 obstructed by a SSOO with center angle &#x3b1; &#x3d; &#x3c0;/3 for different values of the twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> at several propagation distances.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g008.tif"/>
</fig>
<p>Moreover, <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure&#x20;9</xref> shows the Self-reconstruction characteristics of the normalized spectral density and the modulus of the SDOC (&#x7c;<italic>&#x3b7;</italic>
<bold>&#x3c1;,</bold>&#x2212;<bold>&#x3c1;</bold>)&#x7c;) when the beam is obstructed by a SSOO for different values of the center angle <italic>&#x3b1;</italic> in the focal plane. To assess the influences of the twist parameter on the self-reconstruction capability quantitatively, a parameter named the degree of self-reconstruction D<sub>P</sub> (i.e.,&#x20;<inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> , with <italic>I</italic>
<sub>wt</sub> and <italic>I</italic>
<sub>ob</sub> stand for the beam intensities without and with obstruction, respectively) is used to characterize it [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>]. It is interesting to find that even if the beam has been obstructed by a SSOO, one still can determine the information of the correlation function of an obstructed THGCSM from its SDOC distribution in the focal plane. In addition, with the increase of the center angle, the self-reconstruction capability also decreased (see the evolution of the quantity D<sub>P</sub> in the left upper corner of the figure). Our results can find application in information transmission and recovery.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Density plot of the normalized spectral density and the modulus of the SDOC (&#x7c;<italic>&#x3b7;</italic>(<bold>&#x3c1;,</bold>&#x2212;<bold>&#x3c1;</bold>)&#x7c;) of a focused THGCSM beam with <italic>m</italic>&#x20;&#x3d; 1, <italic>n</italic>&#x20;&#x3d; 1 obstructed by a SSOO for different values of twist factor <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>0</sub> and center angle &#x3b1; in the focal&#x20;plane.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-847649-g009.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s4">
<title>Conclusion</title>
<p>In summary, we have introduced a new class of partially coherent twisted beam, named twisted Hermite-Gaussian correlated Schell-model (THGCSM) beam, and investigated its propagation properties through an ABCD optical system. The problem of when a twist phase can be imposed on Schell-model source fields with rectangular symmetries was solved. Based on the derived assessment condition, the condition that the THGCSM beam will be a bona fide one, also has been explored. The analytical expression for the CSD function of the THGCSM propagation through an ABCD optical system has been derived with the help of the generalized Collins integral formula. Based on the derived formula we have examined the evolution properties of the THGCSM beam. Our simulation results indicate that the evolution properties of the beam are closely related to the twist phase, e.g., with an increasing twist phase, the self-splitting properties of the beam gradually weaken on propagation. Further, the evolution of the SDOC also has been studied. Apart from inducing the rotation of the SDOC on propagation, the twist phase can greatly enhance the ability of the SDOC to maintain its profile on propagation, even in the focal plane. This provides a way to improve the reliability of the correlation function. Moreover, the self-reconstruction characteristics of the THGCSM beam have been explored in detail, and one can find that even if the beam has been obstructed by an opaque obstacle, one still can determine the information relating to the correlation function of an obstructed THGCSM from its SDOC distribution in the focal plane. Our results are anticipated to find applications in optical communications and information recovery.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s5">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material, further inquiries can be directed to the corresponding authors.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>LeL and XP proposed the idea. LeL wrote the original manuscript. HW, LiL, YD, and FW gave suggestions in numerical simulation. XP, YC, and BH supervised the project. All authors contributed to the revision of the manuscript and approved the final version.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos 12192254, 11774251, 11874046, 11904247, 11974218, 12104263, 12174279); National Key Research and Development Program of China (2019YFA0705000); Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2021QA093); Local Science and Technology Development Project of the Central Government (Grant No. YDZX20203700001766); Innovation Group of Jinan (2018GXRC010).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kato</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mima</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miyanaga</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arinaga</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kitagawa</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakatsuka</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Random Phasing of High-Power Lasers for Uniform Target Acceleration and Plasma-Instability Suppression</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>1984</year>) <volume>53</volume>:<fpage>1057</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.53.1057</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ferri</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Magatti</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gatti</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bache</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brambilla</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lugiato</surname>
<given-names>LA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>High-resolution Ghost Image and Ghost Diffraction Experiments with thermal Light</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2005</year>) <volume>94</volume>:<fpage>183602</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.94.183602</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Oh</surname>
<given-names>J-E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cho</surname>
<given-names>Y-W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scarcelli</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>Y-H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Sub-Rayleigh Imaging via Speckle Illumination</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>38</volume>:<fpage>682</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.38.000682</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Au&#xf1;&#xf3;n</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nieto-Vesperinas</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Partially Coherent Fluctuating Sources that Produce the Same Optical Force as a Laser Beam</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>38</volume>:<fpage>2869</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.38.002869</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Trapping Two Types of Particles Using a Focused Partially Coherent Elegant Laguerre-Gaussian Beam</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2011</year>) <volume>36</volume>:<fpage>2251</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.36.002251</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ricklin</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Davidson</surname>
<given-names>FM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Atmospheric Optical Communication with a Gaussian Schell Beam</article-title>. <source>J&#x20;Opt Soc Am A</source> (<year>2003</year>) <volume>20</volume>:<fpage>856</fpage>&#x2013;<lpage>66</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/josaa.20.000856</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Beams</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Can&#xe7;ado</surname>
<given-names>LG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oh</surname>
<given-names>S-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jorio</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Novotny</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spatial Coherence in Near-Field Raman Scattering</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>113</volume>:<fpage>186101</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.113.186101</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>van Dijk</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fischer</surname>
<given-names>DG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Visser</surname>
<given-names>TD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wolf</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Effects of Spatial Coherence on the Angular Distribution of Radiant Intensity Generated by Scattering on a Sphere</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>104</volume>:<fpage>173902</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.104.173902</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Santarsiero</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Devising Genuine Spatial Correlation Functions</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2007</year>) <volume>32</volume>:<fpage>3531</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.32.003531</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ram&#xed;rez-S&#xe1;nchez</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Santarsiero</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shirai</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On Genuine Cross-Spectral Density Matrices</article-title>. <source>J&#x20;Opt A: Pure Appl Opt</source> (<year>2009</year>) <volume>11</volume>:<fpage>085706</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1464-4258/11/8/085706</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generation of Partially Coherent Beams</article-title>. <source>Prog Opt</source> (<year>2017</year>) <volume>62</volume>:<fpage>157</fpage>&#x2013;<lpage>223</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/bs.po.2016.11.001</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generation and Propagation of Partially Coherent Beams with Nonconventional Correlation Functions: A Review [invited]</article-title>. <source>J&#x20;Opt Soc Am A</source> (<year>2014</year>) <volume>31</volume>:<fpage>2083</fpage>&#x2013;<lpage>96</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSAA.31.002083</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lajunen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Saastamoinen</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Propagation Characteristics of Partially Coherent Beams with Spatially Varying Correlations</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2011</year>) <volume>36</volume>:<fpage>4104</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.36.004104</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Experimental Generation of Partially Coherent Beams with Different Complex Degrees of Coherence</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>38</volume>:<fpage>1814</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.38.001814</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mei</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korotkova</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Random Sources Generating Ring-Shaped Beams</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>38</volume>:<fpage>91</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.38.000091</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mei</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korotkova</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Cosine-Gaussian Schell-Model Sources</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>38</volume>:<fpage>2578</fpage>&#x2013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.38.002578</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korotkova</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Experimental Generation of Cosine-Gaussian-Correlated Schell-Model Beams with Rectangular Symmetry</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>39</volume>:<fpage>769</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.39.000769</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generation of a Controllable Optical Cage by Focusing a Laguerre-Gaussian Correlated Schell-Model Beam</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>39</volume>:<fpage>2549</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.39.002549</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Korotkova</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Random Sources for Rectangular Far fields</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>39</volume>:<fpage>64</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.39.000064</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korotkova</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generation and Propagation of a Partially Coherent Vector Beam with Special Correlation Functions</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2014</year>) <volume>89</volume>:<fpage>13801</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.89.013801</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ponomarenko</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Free-space Propagation of Optical Coherence Lattices and Periodicity Reciprocity</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2015</year>) <volume>23</volume>:<fpage>1848</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.23.001848</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Self-splitting Properties of a Hermite-Gaussian Correlated Schell-Model Beam</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2015</year>) <volume>91</volume>:<fpage>13823</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.91.013823</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generation and Propagation of a Vector Cosine-Gaussian Correlated Beam with Radial Polarization</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2015</year>) <volume>23</volume>:<fpage>33099</fpage>&#x2013;<lpage>155</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.23.033099</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ponomarenko</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Experimental Generation of Optical Coherence Lattices</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>2016</year>) <volume>109</volume>:<fpage>061107</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4960966</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ponomarenko</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Propagation of Optical Coherence Lattices in the Turbulent Atmosphere</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2016</year>) <volume>41</volume>:<fpage>4182</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.41.004182</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mi</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ponomarenko</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Vector Optical Coherence Lattices Generating Controllable Far-Field Beam Profiles</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2017</year>) <volume>25</volume>:<fpage>9872</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.25.009872</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Monfared</surname>
<given-names>YE</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Self-healing Properties of Hermite-Gaussian Correlated Schell-Model Beams</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2020</year>) <volume>28</volume>:<fpage>2828</fpage>&#x2013;<lpage>37</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.383805</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gbur</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Scintillation of Nonuniformly Correlated Beams in Atmospheric Turbulence</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>38</volume>:<fpage>1395</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.38.001395</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ponomarenko</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Overcoming the Classical Rayleigh Diffraction Limit by Controlling Two-point Correlations of Partially Coherent Light Sources</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2017</year>) <volume>25</volume>:<fpage>28352</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.25.028352</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ponomarenko</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Optical Coherence Encryption with Structured Random Light</article-title>. <source>PhotoniX</source> (<year>2021</year>) <volume>2</volume>:<fpage>6</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s43074-021-00027-z</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Optical Image Reconstruction in 4f Imaging System: Role of Spatial Coherence Structure Engineering</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>2021</year>) <volume>118</volume>:<fpage>181102</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0046288</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Robust Far-Field Imaging by Spatial Coherence Engineering</article-title>. <source>Opto-Electron Adv</source> (<year>2021</year>) <volume>4</volume>:<fpage>210027</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.29026/oea.2021.210027</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Partially Coherent Light Beam Shaping via Complex Spatial Coherence Structure Engineering</article-title>. <source>Adv Phys X</source> (<year>2022</year>) <volume>7</volume>:<fpage>2009742</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/23746149.2021.2009742</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Serna</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Movilla</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Orbital Angular Momentum of Partially Coherent Beams</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2001</year>) <volume>26</volume>:<fpage>405</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.26.000405</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Simon</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mukunda</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Twisted Gaussian Schell-Model Beams</article-title>. <source>J&#x20;Opt Soc Am A</source> (<year>1993</year>) <volume>10</volume>:<fpage>95</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSAA.10.000095</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Friberg</surname>
<given-names>AT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tervonen</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Turunen</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Interpretation and Experimental Demonstration of Twisted Gaussian Schell-Model Beams</article-title>. <source>J&#x20;Opt Soc Am A</source> (<year>1994</year>) <volume>11</volume>:<fpage>1818</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSAA.11.001818</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baykal</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Propagation of a Radially Polarized Twisted Gaussian Schell-Model Beam in Turbulent Atmosphere</article-title>. <source>J&#x20;Opt</source> (<year>2016</year>) <volume>18</volume>:<fpage>125601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/2040-8978/18/12/125601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Propagation Properties of a Radially Polarized Partially Coherent Twisted Beam in Free Space</article-title>. <source>J&#x20;Opt Soc Am A</source> (<year>2016</year>) <volume>33</volume>:<fpage>345</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSAA.33.000345</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tong</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korotkova</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Beyond the Classical Rayleigh Limit with Twisted Light</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>37</volume>:<fpage>2595</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.37.002595</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Popov</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Twisted Laguerre-Gaussian Schell-Model Beam and its Orbital Angular Moment</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2018</year>) <volume>26</volume>:<fpage>33956</fpage>&#x2013;<lpage>69</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.26.033956</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Popov</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Self-reconstruction of Twisted Laguerre-Gaussian Schell-Model Beams Partially Blocked by an Opaque Obstacle</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2020</year>) <volume>28</volume>:<fpage>31510</fpage>&#x2013;<lpage>23</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.408357</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ponomarenko</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generating Bona Fide Twisted Gaussian Schell-Model Beams</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2019</year>) <volume>44</volume>:<fpage>3709</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.44.003709</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Experimental Synthesis of Partially Coherent Beam with Controllable Twist Phase and Measuring its Orbital Angular Momentum</article-title>. <source>Nanophotonics</source> (<year>2021</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/nanoph-2021-0432</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Borghi</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Twisting Partially Coherent Light</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>43</volume>:<fpage>1627</fpage>&#x2013;<lpage>30</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.43.001627</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Borghi</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guattari</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Santarsiero</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Twisted Schell-Model Beams with Axial Symmetry</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>40</volume>:<fpage>4504</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.40.004504</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mei</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korotkova</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Random Sources for Rotating Spectral Densities</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2017</year>) <volume>42</volume>:<fpage>255</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.42.000255</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Santarsiero</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Devising Genuine Twisted Cross-Spectral Densities</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>43</volume>:<fpage>595</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.43.000595</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wolf</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Introduction to the Theory of Coherence and Polarization of Light [M]</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>2007</year>). </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>