非线性变折射率纤维透镜理论

本文对非线性变折射率纤维透镜进行了分析,利用高斯光束在非线性变折射率纤维中传播的稳态自聚焦理论以及在线性介质中传播的ABCD定律,导出了计算这种透镜的焦距及束腰半径的解析表达式。     

高斯光束通过非线性梯度折射率透镜的传输特性

基于无像差自聚焦理论,使用ABCD定律导出了高斯光束在非线性梯度折射率介质中的解析传输公式。采用矩阵光学方法研究了高斯光束通过非线性梯度折射率透镜的传输特性。结果表明,介质的非线性性和非均匀性、激光功率及入射光束参数影响其传输特性。     

圆对称高斯光束在吸收克尔介质中的稳态自聚焦行为

由光束在吸收克尔介质中传输的非线性近轴波方程 ,推导出具有二次相位分布的圆对称高斯光束在线性吸收介质中的耦合传输方程以及光束束腰的演化方程。数值计算的方法证实了光束束腰变化的几种可能 ,分析了稳态自聚焦的阈值特性。在给定参数的情况下 ,得到了稳态自聚焦的阈值入射光强和阈值聚焦长度     

稳腔固体激光器运转时热透镜焦距的测量

给出一测量激光二极管 (LD)端面抽运固体激光器稳态运转时腔内激活介质热透镜焦距的简便方法。采用混合模类高斯光束描述激光器输出镜后的光场分布 ,通过一狭缝在不同位置横向扫描光场来测得光束的光斑尺寸和描述光束的质量因子M2 ,根据混合模类高斯光束传播规律推导出光束的束腰及在相同激光器参数下对应的基模高斯光束束腰的大小 ,由此利用稳定谐振腔标准传输矩阵理论可得到相应的激光介质的热透镜焦距。基于上述测量原理 ,对LD端面抽运Nd∶YVO4 固体激光器热透镜焦距进行了测量 ,实验结果和理论分析相符。     

非线性梯度折射率棒透镜高斯光束的色差

本文首次研究了高斯光束通过非线性梯度拆射率棒透镜的色差特性。导出了色差公式。结果表明，色差特性强烈依赖入射高斯光束的正规化光束功率和束腰。这在线性情形以及几何光学近似中没有相似的性质。     

CCD测量LD端面抽运Nd∶GdVO_4固体激光器热焦距

为研究Nd∶GdVO4晶体在激光二极管(LD)端面抽运固体激光器中的热效应,给出了一种测量激光器稳态运转时腔内激活介质热透镜焦距的简便方法。采用CCD光束分析仪直接测量输出光束的M2因子及束腰大小,根据混合模类高斯光束传输理论推导出相应的基模高斯光束束腰大小,由此利用稳定谐振腔的传输矩阵理论可得到相应的激光介质的热焦距。实验结果表明,抽运功率越高,热焦距越小,热效应对输出光束质量影响越严重。基于上述原理,对LD端面抽运的Nd∶GdVO4固体激光器热透镜焦距进行了测量,实验结果和理论分析相符。     

CCD测量LD端面抽运Nd:GdVO4固体激光器热焦距

为研究Nd：GdVO4晶体在激光二极管（LD）端面抽运固体激光器中的热效应，给出了一种测量激光器稳态运转时腔内激活介质热透镜焦距的简便方法。采用CCD光束分析仪直接测量输出光束的膨因子及束腰大小，根据混合模类高斯光束传输理论推导出相应的基模高斯光束束腰大小，由此利用稳定谐振腔的传输矩阵理论可得到相应的激光介质的热焦距。实验结果表明，抽运功率越高，热焦距越小，热效应对输出光束质量影响越严重。基于上述原理，对LD端面抽运的Nd：GdVO4固体激光器热透镜焦距进行了测量，实验结果和理论分析相符。     

终端靶场中相位畸变对近场光束质量的影响

终端靶场聚焦系统中的光学元件上存在不可避免的缺陷致使光场波前发生畸变,根据高功率激光装置终端靶场系统中强光束传输的特点,建立了描述光学元件引入的局域相位调制的模型,研究了终端靶场中具有高斯型相位波前畸变的平顶光束经过透镜会聚,并在后续防溅射板等熔石英介质中经历非线性增长的传输演变过程,详细分析了高斯型相位波前畸变、熔石英厚度和透镜焦距对终端靶场聚焦系统中的近场光束质量的影响。结果表明,高斯型波前畸变越严重、熔石英厚度越长、透镜焦距越短,近场光束质量越差,中高频增长越多。     

非线性诱导的功率控制高斯光束变换效应

研究了强非局域非线性介质中功率控制的高斯光束变换效应。通过自由传输与强非局域非线性传输的关系,得到了强非局域非线性介质出射端的场分布,并进一步得到了出射后高斯光束的解析表达式。随着功率的增加,出射后的光束束腰在出射面左右交替变化,束腰宽度也振荡变化。选取适当的功率区间,可通过功率调节对高斯光束进行连续可调的变换。     

高斯激光束通过自聚焦微透镜的聚焦

本文使用矩阵光学方法，对高斯激光束通过自聚焦微透镜的聚焦问题作了详细讨论，本文给出了其束腰间的一般变换公式，讨论了象方束腰随物方束腰位置的变化规律，并且研究了几种典型节距的自聚焦微透镜的聚焦问题。     

Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜

大多数渐变光子晶体渐变透镜都是以正方晶格或三角晶格排布为基础，并且多选择硅或二氧化硅等高折射率材料，研究的波段多为红外波段。随着可见光通信技术的发展，在可见光波段研究低折射率材料的自聚焦透镜变得很有意义。为了迎合这种需求，提出了Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜。首先，通过比较TE和TM两种偏振模式Sun-flower渐变光子晶体朗伯透镜在可见光波段的会聚强度，发现TM型的会聚效果远远优于TE型。然后，以TM型Sun-flower渐变光子晶体为基础设计圆柱形自聚焦平板透镜，通过光场传输的模拟计算给出平板透镜在可见光波段自聚焦的拍长，进一步优化平板透镜会聚光强设计透镜的层数，结果表明在层数为22时效果最佳。最后，讨论了列数的减少对平板透镜的影响，结果表明随着列数的减少光强减弱。这对于制作出高性能会聚效果、短焦距、小体积的光学集成器件有重要的指导意义。     

自聚焦对发散纤维光学特征的影响

本文对发散纤维透镜的光学特征进行了分析。根据稳态自聚焦理论以及ABCD定律,导出了这种透镜束宽参数、焦距以及光斑大小等公式。讨论了自聚焦的影响,得到了一些重要的结果。     

自聚焦透镜列阵象平面上的辐照度与曝光量

本文分析了单位放大率成象条件下自聚焦透镜及其列阵在朗伯光源照射时，象面上的辐照度与曝光特性。自聚焦透镜的长度对辐照度和曝光量的大小与起伏有密切联系。讨论涉及单根自聚焦透镜和一列、两列透镜列阵。选择适当的透镜长度，可兼顾辐照度与曝光量的大小与起伏，从而获得较满意的象质。由自聚焦透镜列阵的曝光量要求可确定复印设备中使用的光源强度和扫描速度。本文对单根、一列、二列自聚焦透镜列阵的辐照度作了实验测量，所得结果与理论分析较好地符合。     

基于图像的红外镜头焦距快速检测方法研究

如何准确检测镜头的焦距是红外镜头参数检测的一项重要研究内容。本文提出了一种基于刀口靶图像的焦距快速检测方法。该方法先采集红外镜头聚焦状态下的刀口靶图像,再进行刀口靶图像的二值化处理;通过提取目标的边缘轮廓,获得最小外接矩形的顶点坐标信息,从而估算出红外镜头对应焦距。实验结果证实:该检测方法可快速、准确地测量出镜头的焦距,且测量的平均绝对误差百分比小于1.48。该方法为红外镜头重要参数的快速检测奠定基础。     

Fresnel zone plate antennas at millimeter wavelengths

The performance characteristics of Fresnel zone plates are described with emphasis on applications at millimeter wavelengths. Recent results are included along with a summary from numerous earlier investigations. Parameters described include design information, efficiency, bandwidth, focal characteristics, off-axis performance, axial intensity dependence, aberrations, and far-field pattern. Both transmission and reflection configurations are discussed, mostly for cases where the focal length and diameter are comparable. This type of zone plate has advantages (compared to a lens or paraboloid) of reduced loss, weight, volume, and cost, as well as simple planar construction, with similar diffraction-limited beamwidth and major sidelobe performance, but lower efficiency.     

用于激光等离子体诊断系统的长焦深透镜

针对惯性约束聚变(ICF)等离子体诊断系统中对长焦深光学元件的要求,采用非线性相位拟合法设计了一块孔径150 mm,焦距450 mm,焦深5 mm的长焦深球面透镜.为了验证该方法的可行性和正确性,制作了一块与设计等F数(通光孔径为80 mm,焦距为240 mm)的长焦深透镜,并且测量了平行光经过该透镜后的轴上和横向光强分布.理论和实验结果都表明,采用非线性相位拟合法设计的长焦深透镜可以获得长焦深、小焦斑、小旁瓣的聚焦光束,可以满足诊断系统对长焦深元件的要求.     

自聚焦透镜用于端泵浦DPL的耦合光学系统

本文用自聚焦透镜耦合ＬＤ输出，解决了需要短焦距、大数值孔径透镜的设计和制方面的困难。提出了计算自聚焦透镜耦合效率的简化模型。用自聚焦透镜和一对正交柱面透镜设计了一个耦合系统，并用该耦合系统端泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ棒做了实验。     

浅析元件参数对外腔半导体激光器输出谱宽影响

半导体抽运碱金属蒸气激光器（DPAL）需大功率窄线宽泵浦源,但市售半导体激光器输出线宽远远大于碱金属原子吸收谱宽,难以实现有效泵浦,因此需采用Littrow 外腔法压窄半导体激光器输出谱宽。Littrow 外腔系统中元件参数的选择直接影响大功率半导体激光器输出谱宽。为此文中沿入射光线方向构建外腔压窄模型,利用球面镜替代柱面镜,分析了微柱透镜阵列、光学系统和光栅元件对外腔输出谱宽的影响,模拟结果为微柱透镜阵列焦距越小、光栅刻线越密、球面镜焦距越大,外腔输出谱宽越窄,实验结果符合理论模型。