双曲余弦高斯光束在梯度折射率介质中的束腰宽度及其位置

为了研究梯度折射率介质中双曲余弦高斯光束的束腰及其位置,推导出了双曲余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输场,并运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸、束腰宽度及位置的表达式,讨论了梯度折射率介质对双曲余弦高斯光束的光斑尺寸、束腰宽度及位置的影响。研究结果表明:梯度折射率介质中光斑尺寸随传输距离的增加出现了周期性变化,周期由折射率系数决定;随偏心参数的增大,束腰宽度先逐渐减小再逐渐增大后趋于稳定;并且发现偏心参数决定光斑尺寸振荡幅度。     

双曲正弦高斯光束在梯度折射介质中的传输

为了研究双曲正弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法推导了光束强度分布解析表达式,据此结合空间二阶矩定义得到了束腰宽度和位置的解析表达式,并对光束强度分布、光斑尺寸、束腰宽度及其位置进行了数值计算和分析.结果表明,轴向光强分布呈周期性变化,横向光场分布受梯度折射系数和光束参量影响,通过对这些参量的适当调整,可以改变光斑尺寸和束腰位置.     

双曲正弦平方高斯光束通过左手平板材料的传输特性

在傍轴近似条件下,基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,推导了双曲正弦平方高斯光束在自由空间、左手平板材料中及通过左手平板材料后的三维光强传输公式,并进行数值计算和分析,探究了双曲正弦平方高斯光束通过左手平板材料的传输特性。研究表明,左手材料对双曲正弦平方高斯光束轴上光强和横向光强分布规律的影响是使光强呈对称分布;材料的负折射率会影响光束轴上光强极大值的位置;轴上光强和横向光强均随传输距离和偏心参数的改变而变化,即双曲正弦平方高斯光束不能保持其传输不变性。实际应用中,可用改变偏心参数的方法在不同位置对光束进行整形。     

复变量双曲余弦平方-高斯光束的束腰宽度及其位置

本文引入了近轴近似下波动方程的解—复变量双曲余弦平方 -高斯光束 ,该光束与双曲余弦函数项相关的参数为复数。本文主要对复变量双曲余弦平方 -高斯光束的基本特性进行了研究。由Collins公式出发推导出了光束通过近轴ABCD光学系统传输时的场分布函数。基于二阶矩定义 ,导出了光斑尺寸的解析表达式 ,并得到了该光束在自由空间传输时束腰宽度及其位置的解析式。最后对所得结果进行了数值计算和分析。     

厄米余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,对梯度折射率介质中的厄米余弦高斯光束传输特性进行了研究,得出了在梯度折射率介质中厄米余弦高斯光束的光场表达式,并利用此表达式作数值模拟,研究了梯度折射率介质对厄米余弦高斯光束传输特性的影响。结果表明:光强在轴上分布呈现空间周期性变化,最大光强位置与梯度折射率系数β有关;随着调制参数α的增大,轴上最大光强逐渐减小而且出现了空心分布。在同一传输面上横向光强随梯度折射率系数β增加,先增大后快速减小;并且发现调制参数α变大,光强不变,但是束腰宽变窄。     

空心高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

利用柯林斯公式推导出空心高斯光束在梯度折射率介质中的传输公式,并利用此解析式进行数值计算和分析,讨论了梯度折射率介质对空心高斯光束传输特性的影响。结果表明,介质梯度折射率对空心高斯光束的传输性质有较大影响。     

激光束经类锥形梯度折射率纤维的传播理论及其应用

本文研究了高斯激光束在类锥形梯度折射率纤维中的传播理论,着重分析高斯光束光斑尺寸的变化规律,并讨论了这种梯度折射率透镜在微光准直系统中的应用。     

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。     

部分相干电磁光束在湍流介质中传输的光谱变化

从推广的惠更斯-菲涅尔原理出发,推导出了部分相干电磁光束的光谱在湍流介质中传输的表达式,并以电磁高斯-谢尔模型(EGSM)光束为例,研究了湍流对电磁高斯-谢尔模型光束光谱的影响.研究结果表明,在湍流介质中传输的部分相干电磁光束的光谱会随着折射率结构常数、空间相干长度、光斑大小的改变而变化.     

非线性锥形梯度折射率透镜的光学特征

本文对非线性锥形梯度折射率透镜进行了分析,根据稳态自聚焦理论以及ABCD定律,导出了高斯光束通过这种透镜光斑尺寸及其位置的公式。讨论了几种特殊的情况,得到了一些重要的结果。     

锥形发散梯度折射率介质的激光束传播特性

本文从近轴波动方程出发,导出在锥形发散梯度折射率介质中传播的高斯光束光斑半径、波面曲率半径及光强分布的解析式,讨论了激光束的发散传播特性。     

梯度折射率光纤探针的光学特征参数

解析梯度折射率(GRIN)光纤探针的光学特征参数,用于光学相干层析技术(OCT)探头超小型化的研究。在概述由单模光纤、无芯光纤和GRIN光纤镜头构成的GRIN光纤探针模型的基础上,定义GRIN光纤探针的工作距离和聚焦光斑尺寸等光学特征参数,并用高斯光束复参数矩阵变换的方法推导探针光学特征参数的数学表达式,提出了探针光学特征参数的验证方法。结果显示,当无芯光纤和GRIN光纤镜头长度分别为0.48mm和0.17mm时,理论计算的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.05mm和28.2μm;实验测得的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.0mm和28μm。理论计算与实测结果吻合,验证了GRIN光纤探针光学特征参数及其解析方法的有效性。     

Beam scattering of the Luneberg lens by a complex source point

The complex source point method and vector mode function expansion are used to calculate the electromagnetic beam scattering by the Luneberg lens. A six-layered medium with different radii is considered as a model of the Luneberg lens. A comparison between the well-known numerical result in the Cartesian coordinate system and the new numerical one in the vector mode function is made for the incident Gaussian beam propagation in free space. The propagation properties are in good agreement with each other. The total electric field distributions along the transversal and longitudinal axes are examined for scattering by the Luneberg lens, whose dimension is assumed to be comparable with the beam width. The focusing effect of the Gaussian beam is much lower than that of the plane wave. The spot size focused by the Luneberg lens almost equals the wavelength for the various beam parameters including the plane wave.     

球面端面抛物型发散GRIN透镜的光束光学理论

本文基于高斯光束传播理论,研究高斯光束经端面为球面的抛物型发散梯度折射率纤维透镜的变换特性,结果可用于梯度折射率激光束变换元件的设计。     

部分相干双曲正弦-高斯光束的传输和聚焦特性

为了研究部分相干双曲正弦-高斯(SHG)光束通过像散透镜的传输和聚焦特性,利用部分相干光的传输公式,推导了光束通过像散透镜后光强分布解析的表达式,并据此得到了光束束腰宽度、远场发散角和M2因子的解析表达式,并对光束强度分布和束腰宽度进行了数值计算和分析。结果表明:部分相干ShG光束聚焦的光强分布与像散系数C6,空间相干参数,离心参数a,菲涅耳数Nw和位置(x,y,z)有关。像散导致x和y方向束宽不同。但M2因子与像散无关,并随相干性的增加和离心参数的减小而减小。适当改变像散和空间相干性,在几何焦面和其它位置可实现部分相干ShG光束的空间整形。     

Mode structure of active resonators

An analysis is made of the mode structure of lasers when the interaction with the active medium is taken into account. We consider the combined effect of gain and refractive-index variations for arbitrary mirror configurations. Using a dimensionless round-trip matrix for a medium with a quadratic variation of the propagation constant with distance from the optic axis, dimensionless beam parameters are derived in terms of cavity and medium parameters. Beam waist and radius of curvature are obtained explicitly as a function of a dimensionless parameter containing the variation of propagation constant, wavelength, and cavity length. The spot size depends only on the absolute value of the gain variation, whereas the deviation of the radius of curvature of the beam from the mirror curvature changes sign when the sign of the gain variation is reversed. As long as radial gain variations are present stable oscillations can always be obtained for any set of curved and/or flat mirrors. For large gain variations the spot size and radius of curvature of the outcoming beam become independent of mirror curvatures.     

高斯光束微圆孔菲涅耳衍射的束型转变

为了获得束型、光强分布、光斑大小等满足激光应用需要的光束,根据由基尔霍夫衍射公式导出的高斯光束微圆孔衍射变换的计算式,探讨了高斯光束微圆孔菲涅耳衍射变换的束型转变及其影响因素,并利用MATLAB软件进行了计算模拟。结果表明,这种方法的可靠性和可行性有利于把激光束应用于激光工程、微光学和微光机电系统。     

圆柱透镜对半导体激光光束准直性能的改进

根据光线传输的基本原理，通过计算和推导，用解析式表达并讨论了半导体激光器快轴方向发散光束通过圆柱透镜后的准直特性、光强分布和光能转换效率与圆柱透镜的半径、介质折射率、介质损耗、安装距离等可调参数以及界面反射的关系。说明了安装位置直接影响到准直效果；透镜半径、折射率和介质损耗不仅影响到准直后光斑的大小、光强分布和光能转换效率，而且影响到偏振状态的重新分布，因此，要获得最佳准直效果必须略微离焦安装；还需根据具体使用要求综合考虑各参数对光斑大小、光强分布和光能转换效率的影响，以采用适当的参数，并考虑是否进行增透处理。为正确认识和使用微圆柱透镜改善半导体激光快轴方向光束的发散，提高光束质量提供了理论依据。