分数傅里叶变换面上厄米-拉盖尔-高斯光束的变换特性

为了研究厄米-拉盖尔-高斯(HLG)光束在分数傅里叶变换(FRFT)面上的变换特性,利用柯林斯(Collins)公式,导出了其通过分数傅里叶变换系统后,在分数傅里叶变换面上的光强分布解析式.并利用此解析式作数值计算,研究了其在分数傅里叶变换面上的光强分布特性.研究表明,厄米-拉盖尔-高斯光束在分数傅里叶变换面上的光强分布受参量α,模指数m,n和分数傅里叶变换阶数p的影响.光强分布随p和α周期性变化,周期分别为2,2π.此外,厄米-拉盖尔-高斯光束通过分数傅里叶变换系统后,光束形状保持不变.     

椭圆高斯光束的分数傅里叶变换

利用分数傅里叶变换与Wigner分布函数旋转等效的性质 ,推导出了椭圆高斯光束在分数傅里叶变换平面上的光强分布和束宽的解析公式。研究了椭圆高斯光束光强和束宽随分数傅里叶变换阶数变化的规律 ,并给出了数值计算结果     

双曲余弦-高斯光束的分数傅里叶变换特性研究

基于分数傅里叶变换(FRFT)与维格纳分布函数(WDF)旋转等效的性质．推导出了双曲余弦-高斯(ChG)光束在分数傅里叶变换面上光强分布和束宽的解析公式，研究了双曲余弦-高斯光束光强和束宽随分数傅里叶变换阶数的变化规律，分析了偏心参量对双曲余弦-高斯光束分数傅里叶变换特性的影响，并对数值计算结果进行了分析和讨论。结果表明，对给定偏心参量的双曲余弦-高斯光束，可以使其经过一定阶数的分数傅里叶变换来获得平顶光束。     

Bessel光束通过含光阑的球差分数傅里叶变换系统的传输

基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,以LohmannⅠ型光学系统为例,推导出Bessel光束通过含光阑的球差分数傅里叶变换系统后的场分布表达式,通过数值模拟计算了Bessel光束在理想分数傅里叶变换系统中的传输特性以及光阑和球差对光束传输的影响规律。研究表明:Bessel光束通过分数傅里叶变换系统后不再保持其传输不变性;系统只含光阑时,可在常规傅里叶变换面上获得空心光束;系统同时存在光阑和球差时,正球差下输出面可获得聚焦性更好、中心光强更强的光束;光阑较小时,轴上光强分布主要受光阑影响,光阑达到一定数值后,轴上光强分布主要受球差影响。     

梯度折射率介质中可控空心光束的传输特性

为了研究可控空心光束在梯度折射率介质中的传输特性,采用广义惠更斯-菲涅尔积分公式,推导出可控空心光束在梯度折射率介质中通过旁轴ABCD光学系统后的一般传输公式.在此基础上,结合光强二阶矩的方法,给出了相应的一般束宽变换公式.通过数值分析研究了梯度折射率介质传输场中强度分布和均方根束宽的变化特点,讨论了介质梯度折射率系数、空心光束的阶数、控制参数p对传输特性的影响.研究结果表明,在梯度折射率介质中,可控空心光束轴上光强和束宽随着传输距离呈现周期性变化.空心光束的阶数和控制参数p对光强分布和均方根束宽影响较大.并且在光强峰值位置处,光强分布不再保持原来暗中空的特性,而是迅速变为类高斯分布.     

可变光衰减器中高斯光束的衍射特性研究

应用傅里叶变换法计算了高斯光束经光衰减器的挡光片阻挡后产生的衍射特性,给出了近似的衍射光强分布表达式。根据表达式,绘制了衍射光能量分布图,并实际测试了准直器出射光通过挡光片后的衍射光强分布。对比了数值计算和实际测试结果,最后对结果进行了讨论。     

光学谐振腔的分数傅里叶变换表示

用矩阵方法研究了多元件光腔,特别是含透镜腔和望远镜腔的分数傅里叶变换特性,然后从广义惠更斯 菲涅耳衍射积分公式出发,推出了光腔的分数傅里叶变换的二维衍射积分表达式和分数傅里叶变换的矩阵表示式,并作了讨论.     

基于微透镜阵列光束均匀化的傅里叶分析

为了提高高功率固体激光器泵浦光束的均匀性,分析了成像型和衍射型微透镜阵列匀化光束的基本原理,基于菲涅尔衍射和傅里叶变换公式,推导出了微透镜阵列焦平面上光强分布的解析表达式,比较了两种光束微透镜阵列对光束匀化的效果。同时,研究了成像型微透镜阵列子透镜的相对孔径及微透镜阵列间距对光强分布的影响。结果表明,成像型微透镜阵列具有更好地匀化效果,且子透镜孔径是影响光束均匀性最主要的因素。     

分数傅里叶变换域中的光束整形

当激光应用于集成电路加工和元件的退火处理等方面时，通常要求均匀强度的宽剖面的光束输出。但是，通常的激光器输出为高斯光束（基模）．因而研究如何实现高斯剖面光束到均匀强度分布光束的转换，具有重要的应用意义，即所谓的光束整形．同其它的整形方法相比，利用衍射相位元件实现光束整形，具有结构简单、转换效率高、容易实现等优点。它已经成为光束整形的众多方法之中理想的选择，并得到了广泛的应用和研究。分数傅里叶变换的研究与应用是光学信息处理领域中一个崭新的课题。分数傅里叶变换是传统的傅里叶变换在分数级次上的推广，它…     

湍流大气中J0相关部分相干平顶光束的传输特性

为了研究相干度为零阶贝塞耳函数的部分相干平顶光束的传输特性,采用广义惠更斯-菲涅耳公式得到了J0相关部分相干平顶光束通过湍流大气的平均光强分布,并利用空间2阶矩法得到了均方根束宽的解析表达式;分析了传输距离、相干长度、大气折射率结构常数、阶数对光强分布特性和光束扩展的影响。结果表明,J0部分相干平顶光束的阶数越高,相干长度越小,光束受湍流的影响就越小;改变光源的相干度可以使光束在湍流大气中的中心光强达到最大。     

Propagation properties of controllable dark-hollow beams through fractional Fourier transform systems

Based on the definition of fractional Fourier transform(FrFT) in the cylindrical coordinate system,the propagation properties of a controllable dark-hollow beam(CDHB) are investigated in detail.An analytical formula is derived for the FrFT of a CDHB.By using the derived formula,the properties of a CDHB in the FrFT plane are illustrated numerically.The results show that the properties of the intensity of the beam in the FrFT are closely related to not only the fractional order but also initial beam parameter,beam order and the lens focal length of the optical system for performing FrFT.The derived formula provides an effective and convenient way for analyzing and calculating the FrFT of a CDHB.     

Propagation properties of beams generated by Gaussian mirror resonator in fractional Fourier transform plane

Based on the definition of the fractional Fourier transform (FRFT) and irradiance moments in the cylindrical coordinate system, the propagation expressions and kurtosis parameter of beams generated by Gaussian mirror resonator passing through the ideal fractional Fourier transformation systems are obtained. The propaga-tion properties and kurtosis parametric characteristic of the beams in the FRFT plane are analyzed in detail. Some numerical examples are given to illustrate the analytical results. The influences of the fractional order on the intensity distribution and the kurtosis parameter of the beams are also investigated. The results show that the intensity distribution and the kurtosis parameter of the beams in the FRFT plane are closely related to the fractional order and beam parameters.     

Fractional Fourier transform for annular flat-topped beams

The fractional Fourier transform (FRFT) is applied to treat the propagation of annular flat-topped beams. Based on the definition of FRFT in the cylindrical coordinate system, analytical formulae are derived for annular flat-topped beams through the FRFT optical systems. By using the formulae, the properties of annular flat-topped beams in the FRFT plane are illustrated numerically. The results show that the intensity distribution properties in the FRFT plane are closely related to the fractiona...     

光阑约束和离轴失调Lohmann系统的分数傅里叶变换

为了研究受硬边光阑约束及失调Lohmann光学系统对分数傅里叶变换的影响,采用了平顶多高斯光束模型模拟硬边光阑,推导了平面光波在受硬边光阑约束和系统透镜离轴时的Lohmann 型分数傅里叶变换光学系统中传播的解析表达式;计算机模拟了受半径为7.696cm的硬边光阑约束和透镜离轴失调量时的输出.结果表明,在有硬边光阑约束和离轴失调时Lohmann两种结构并不等效.     

基于多个分数阶次的复杂光场相位恢复算法

给出了一种基于多个分数阶次的复杂光场相位恢复迭代算法。首先利用输入面和两个较高分数阶输出面上的强度信息,恢复出输入面相位分布的轮廓,然后再利用输入面和两个较低分数阶输出面,进一步恢复出相位分布的细节。分别针对具有缓变相位、随机相位分布的光场,进行了二维相位分布的恢复,都得到了良好的恢复结果。最后在一维情形下分析了探测噪声和光路位置调整误差对算法稳定性的影响。     

分数傅里叶变换衍射光学束匀滑器件的精细化设计

采用精细化设计方法,进行了分数傅里叶变换衍射光学束匀滑器件的设计,利用爬山-模拟退火混合优化算法,获得了真实的束匀滑分布,不仅控制了算法采样点上的光强分布,还控制了其他非采样点上的光强分布。     

光腔的分数付里叶变换描述

运用矩阵光学技巧,球面镜光腔的往返一周光束变换矩阵可分解为两矩阵之积,它们各对应于一分数付里叶变换,因而光腔的振荡本质就是不断作用分数付里叶变换的过程。其稳定条件和束腰位置可用分数阶次描述,分数阶次可为复数。同时,给出了可能的拓展。     

三维物场多重分数傅里叶变换全息图光电再现实验研究

对基于多重分数傅里叶变换(FrFT)的三维(3D)物场计算全息图进行光电再现实验研究.根据分数阶与衍射距离的关系,对不同物面分别设置不同的分数阶,分别计算得到各层物面在全息面的复振幅并进行叠加,对其进行编码分别得到分数傅里叶变换振幅型全息图和相息图.同时在计算3D物场的全息图时,在物波面加入不同的随机相位因子,得到3D...