椭圆高斯光束的准直

本文根据椭圆高斯光束的传输特性,推导了椭圆高斯光束经光学系统后其远场发散角的表达式;分析了椭圆高斯光束的准直的特点;给出了使其准直效果最佳时光学系统的放置位置;并与圆高斯光束进行了比较。     

离轴高阶椭圆高斯光束

采用张量方法定义了离轴高阶椭圆高斯光束(DHEGB),通过矢量积分导出了DHEGB经过非轴对称光学系统的传输公式,其在零阶情况下可退化为离轴椭圆高斯光束的传输形式。数值计算和分析了DHEGB在自由空间中的传输特性,进一步研究了以离轴高阶椭圆高斯光束为基模构成的一般激光光束列阵的特性。研究结果表明,DHEGB光斑随着传输距离发生了旋转,传输特性与离轴参数有密切关系。     

高阶椭圆高斯光束及其传输特性

采用张量方法定义了高阶椭圆高斯光束。偶数阶椭圆高斯光束可展开成厄密-高斯光束的相干叠加形式；奇数阶椭圆高斯光束可展开成厄密-高斯光束的非相干叠加形式。通过矢量积分导出了高阶椭圆光束经过非轴对称光学系统的传输公式。这个公式在零阶情况下可退化为椭圆高斯光束的传输公式。在一维情况下可退化为厄米-高斯光束经过轴对称光学系统的传输公式，进而计算了高阶椭圆光束在自由空间中的传输特性。结果表明，高阶椭圆光束的传输性不同于厄密-高斯光束和拉盖尔-高斯光束，其光强分布在传输过程中会发生旋转。     

椭圆高斯光束在空间的传播

本文利用惠更斯-弗涅尔积分方程计算了椭圆高斯光束在空间的传播规律.     

高阶双曲余弦高斯光束的传输性质

引入了高阶双曲余弦高斯光束,结果表明这类光束在一定参数条件下呈现平顶光束特征。这类光束可用偏心高斯光束或双曲余弦高斯光束的相干叠加而得到,因而也是傍轴波动方程的解,并讨论了它们在一阶光学系统中的传播性质。     

风控热晕下椭圆激光光束质量的优化研究

实际高能激光器(如半导体激光器、光谱合束系统)出射的激光存在椭圆分布的现象。高能激光在大气中传输时会遭遇非线性热晕效应,大气热晕效应对椭圆高斯光束传输特性的影响还未见报道。用解析和数值模拟方法研究了风控热晕下椭圆激光光束质量的优化问题,推导出了热畸变扭曲参数的解析公式,并证明了其正确性。研究表明：由于椭圆光束像散特性,大气热晕效应对其传输特性的影响与风向密切相关。当源平面处迎风方向的束宽越大(光斑面积相等)时,聚焦椭圆高斯光束受热晕效应的影响越弱,靶面光斑对称性越好,能量集中度越高,即靶面光束质量越好。因此,在实际工作中,聚焦椭圆高斯光束的短轴沿着大气的总体风向更有利于减弱热晕效应。并且,聚焦椭圆高斯光束达到稳态热晕的时间与源平面处沿风方向的束宽成正比。研究结论对高能激光大气传输的应用具有理论指导意义。     

会聚高斯光束光轴上的光场强度分布

根据惠更斯一菲涅耳原理，推导出会聚病折光束经圆形孔径衍射后光轴上的场分布及强度分布表达式。讨论了轴上点光强最大值相对会聚高斯光束束腰的偏移量同衍射孔径及高斯光束参数的关系。     

高斯光束的偏心分布

本文人正常高斯光束的复振幅表达式出发，通过傍轴光波传输公式，得到偏心高斯光束的复振幅和光强分布表达式以及数值模拟光强分布曲线，并与正常高斯光束光强分布的对称性进行了比较。     

离轴高斯光束经光学系统变换后特性研究

以广义衍射理论为基础,通过collins 公式,分析了离轴高斯光束经过矩阵元为ABCD 的光学系统的变换特性,得到的出射激光束是偏心高斯光束,并研究了离轴高斯光束聚焦和准直的特点。     

离轴高斯光束经一阶光学系统的变换

本文定量分析了离轴高斯光束经一阶光学系统的变换,表明出射光束是偏心高斯光束,得出了出射光束参数与入射光束参数及光学系统参数间关系。     

椭圆高斯光束的衍射和象差

从惠更斯－菲涅耳原理出发,采用数值积分方法分析了会聚椭圆高斯光束焦点附近的三维光分布状态,讨论了按照均匀光波球差最佳校正形式对椭圆高斯光束进行象差平衡时的中心点亮度变化,研究表明,在工程实际中,采用普通光学系统的象差平衡理论对半导体激光光学系统进行设计是完全可行的。     

相关参量对纳秒贝塞尔光脉冲光束传输的影响

在广义的惠更斯-菲涅耳衍射积分理论和稳相法的基础上,研究了纳秒高斯光脉冲通过理想加工和截面成椭圆的轴棱锥后最大无衍射距离内的光场分布,根据导出的光场表达式,数值模拟了三维光强分布及相应光斑图.研究表明在椭圆加工误差存在的情况下,不同椭圆误差、不同传输距离、不同光波波长对纳秒贝塞尔光脉冲光束传输均有影响.实验采用胶片扫描法对垂直于传播轴的横截面内纳秒光斑进行了记录分析.实验结果和理论模拟吻合很好.     

非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射

根据矢量瑞利衍射积分公式,对非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射进行了系统的研究,给出了矩孔衍射的解析表达式,并将非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束矩孔衍射轴上、近场、远场和单缝衍射光场分布,非傍轴离轴矢量高斯光束以及非傍轴矢量高斯光束的自由空间传输作为特例统一于一般表达式中,研究表明,在矩孔衍射中,f参数,截断参数以及相对离轴参数共同决定着光束的非傍轴行为.     

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     

椭圆高斯波束中小粒子的一阶散射特性

研究电磁波束的小粒子散射特性在环境监测等领域有着广泛的应用。将电磁波束做级数展开,给出了各项对应电磁波的物理意义及粒子内电场的解析式。以椭圆高斯波束为例,对粒子内电场以及后项与前项电磁波束中粒子内电场的大小的比值随照射距离、频率的变化做了仿真。研究了椭圆高斯波束中小粒子的散射特性,通过仿真分析了波束腰宽和频率对散射特性的影响,验证了算法的有效性。研究表明,波束腰宽可以改善粒子的识别性能,粒子对高阶项的散射场远小于对次阶项的散射场,瑞利粒子内场表达式中坐标的幂次与外场波束表达式中坐标的幂次相同。所提方法简单,为研究电磁波束的粒子散射特性探索了新的途径。     

利用复振幅滤波器实现激光作用区温度均匀化的理论分析

理应用连续激光诱导金属膜或氧化膜层的过程中，由于激光焦斑光强呈高斯分布，致使材料表面激光作用区温度场分布成类高斯型，梦或的馥膜厚度正均匀、金属导线加宽，故直接利用高斯光束不能满足激光诱导技术对光束作用区温度均匀性的要求。文中利用复振幅滤波器对人射高斯光束的振幅和相位进行调制实现作用区光场均匀化的结果，模拟了在材料表面产生的温度分布。模拟结果显示，高斯光束通过复振幅滤波器后，光束作用区内温度场的分布均匀性良好，并且光斑半径范围内外温差显著，可以满足诱导技术对光束质量的要求。     

湍流大气中激光束经卡塞格伦天线后的传输

将卡塞格伦天线系统等效为一个环形光阑和括束器的组合,通过将环形光阑展开为复高斯函数的叠加,并利用广义的惠更斯-菲涅尔积分公式得到了准直的光束经卡塞格伦天线系统后衍射场的强度解析表达式。研究了湍流大气中光束经卡塞格伦天线衍射的传输特性及光强分布随折射率结构常数和天线遮挡比的影响。该研究工作将对大气激光通信中的端机性能的评估具有一定的意义。     

三维光存储中光束轴向整形研究

双光子三维光存储是实现高密度光存储的重要方法。在进行双光子三维光存储实验过程中,经过一段时间曝光后,存储点的尺寸在纵向和横向上不同,其根本原因在于圆高斯光束在空间两方向分布上不同。为了改善存储点的空间分布,通过模拟仿真从理论上证实了采用椭圆高斯光束改善存储点纵向分布的可行性。并且还讨论了光斑整形方法,对一种腔外加光学元...