平顶高斯光束及其通过圆孔光阑的衍射

为了研究平顶高斯光束通过圆孔硬边光阑衍射特性,本文从collins公式出发,采用数值模拟的方法,模拟结果表明平顶高斯光束在阶数大于10以后,光强的分布变化不大.平顶高斯光束经过圆孔衍射,孔径大时光强在横截面调制越厉害,但是强度小;孔径小时光强在横截面调制相对小,但是光强度相对大.轴上光强分布在孔径大时随菲涅耳数增大出现增大现象;孔径小时光强在轴上分布随菲涅耳数出现周期性振荡的调制特性.     

几类高斯光束通过超高斯光阑衍射的研究

为了研究贝塞耳-高斯光束、空心高斯光束,平顶高斯光束通过超高斯光阑的衍射特性,本文从collins公式出发,采用数值模拟的方法,得到衍射光强的分布结果.模拟结果表明当菲涅尔数为4时候,衍射出现无调制现象,该种光阑有效的抑制了光强的衍射.当菲涅尔数确定时候,空心高斯光束在横截面上衍射光强的分布较为平滑.     

高阶贝塞尔-高斯光束通过圆孔硬边光阑的传输特性

文章通过把圆孔光阑函数展开为有限复高斯函数和的方法,用惠更斯-菲涅尔衍射积分,推导出了高阶贝塞尔高斯光束通过具有圆孔光阑的近轴ABCD光学系统的传输近似解析公式,并对高阶贝塞尔-高斯光束通过圆孔硬边光阑的传输特性进行了研究.分析结果表明,衍射特性与截断参数、贝塞尔函数的阶数以及光束的菲涅尔数等因素有关.     

有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射特性

用惠更斯-菲涅耳衍射积分对有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射作了研究,并与经圆孔硬边光阑的衍射作了计算比较.另外讨论了锯齿光阑参数对有振幅调制光束衍射特性的影响.结果表明,锯齿光阑有较大的填充因子,能抑制轴上光强的衍射调制,并降低横向光强分布的不均匀性.     

部分相干修正贝塞尔-高斯光束通过光阑的传输

为了对部分相干修正贝塞尔-高斯光束通过有硬边光阑近轴ABCD光学系统的传输进行研究,采用将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法,得到了近似的解析传输公式.以部分相干修正贝塞尔-高斯光束在有光阑情况下自由空间的传输为例作了数值计算,对所得解析公式的计算误差和适用范围进行了讨论.结果表明,用该方法可快速、解析地研究部分相干修正贝塞尔-高斯光束通过圆孔光阑自由空间的传输特性,分析菲涅耳数、截断参数对其光束经光阑后光强分布的影响.     

椭圆对称奇异空心光束通过硬边光阑的传输特性

通过将圆孔光阑函数展开为有限复高斯函数和的方法,利用惠更斯-菲涅耳衍射积分推导出了椭圆对称奇异空心光束通过具有圆孔光阑的近轴ABCD光学系统的传输近似解析公式,并对椭圆对称奇异空心光束在自由空间中通过不同孔径下的硬边光阑的传输特性进行了数值模拟研究。结果表明:自由空间中的近轴光学系统无论在近场还是远场,椭圆对称奇异空心光束的衍射光强分布都与光阑大小有很大的关系。该研究方法对椭圆对称奇异空心光束通过具有圆孔光阑的传输和变换的研究非常有益。     

平顶高斯光束通过光阑-透镜分离系统的焦移

为了对平顶高斯光束通过光阑-透镜分离光学系统轴上光强分布和焦移进行详细研究,采用Collins公式,通过数值计算,对各个参量对光强分布和焦移的影响进行了分析,得到了精确直观的解析式。结果表明,其光强分布和焦移不仅由平顶高斯光束的阶数N、光束的菲涅耳数Fw决定,还与光阑菲涅耳数Fa、光阑与透镜距离s有关。     

复费涅耳数的物理意义及其应用

通过对高斯光束经光阑衍射后轴上点光强分布规律的分析,详细讨论了复费涅耳数的物理意义及其应用,指出采用位相片,可将远场轴上光强提高为原高斯光束的几倍以上,而且中央光斑也比高斯光束小,并给出在激光准直中应用的例子。     

光阑约束超几何激光束的传输特性

基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分和圆孔光阑函数展开为有限复高斯函数之和的方法,导出了超几何激光束通过有圆孔光阑约束的近轴ABCD光学系统传输的近似解析表达式,并对其传输特征进行了数值计算和分析。研究结果表明,超几何激光束光强的分布及其衍射效应与光阑的孔径大小、传输的距离以及光束参数等因素密切相关。此外,文中采用的近似解析方法与直接利用衍射积分计算相比,具有更高的计算效率,可以大大节省计算机时。     

齿形光阑聚焦特性的研究

采用一种简单有效的方法,模拟了光束经圆形孔径和不同齿形光阑的远场衍射分布,并与经圆孔硬边光阑的衍射作了比较.另外,讨论了齿形光阑的参数对光束衍射特性的影响.结果表明,齿形光阑能有效抑制光强的高频衍射,并降低横向光强分布的不均匀性.     

高阶贝塞尔-高斯光束通过圆环形硬边光阑的传输特性

文中通过把环形光阑函数展开为复高斯函数的方法,推导出了高阶贝塞尔-高斯光束通过环形光阑的传输近似解析公式,并对高阶贝塞尔-高斯光束通过圆环形硬边光阑的传输特性进行了研究,分析了不同内外半径下的光阑对输出光束的影响.分析结果表明,衍射特性与光阑宽度、光阑内径等因素有关,当光阑内径和光阑宽度取值适中时,会出现衍射光强相等的两个峰.     

平面波圆环光阑衍射的边界衍射波理论

根据Maggi-Rub inowic边界衍射波理论和亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理,给出了平面波圆环边界衍射波积分公式.圆孔、圆屏衍射以及轴上光场分布可作为其特例得到.分析了衍射场的轴上光强分布特点.数值计算比较表明,使用文中所给公式与直接用基尔霍夫衍射积分公式作数值计算的结果完全一致,而在近场使用瑞利衍射积分与文中结果有较大差异.     

高斯光束经波长级圆孔衍射的轴上光强特性

基于横截面上精确表述的光强和精确的衍射场公式 ,对高斯光束经波长级圆孔衍射的轴上光强特性进行了研究。结果表明 ,高斯衍射光束的轴上光强特性取决于初始高斯半宽度w0 和波长级圆孔的孔径R。对于w0 /R≥ 1的高斯衍射光束 ,轴上光强存在的极值个数和出现的位置仅由比值m=2R/λ决定 ,最大的轴上光强均出现在N =R2 / (λz) =1的地方 ;至于轴上光强极值的峰和谷明显与否 ,取决于w0 /R的比值 ,比值越大 ,轴上光强极值的峰和谷就越明显。当w0 /R的比值足够大时 ,就趋向于平面波入射时的情形。而对于w0 /R<1的这一类高斯衍射光束 ,轴上光强存在特定的演化规律 :随着初始高斯半宽度的减小 ,轴上光强极值个数逐步减少直至全部消失。     

截断高斯-谢尔模型光束聚焦特性的快速分析

以圆形函数可近似展开为有限数目的复高斯函数叠加为基础,推导出部分相干高斯谢尔模型(GSM)光束通过圆形光阑透镜的轴上聚焦光强分布的解析计算公式,并与衍射积分方法所得的结果进行比较分析。结果表明,复高斯函数叠加的方法能极大地提高计算效率。     

Radiation patterns of an elliptical aperture in the Fresnel region

The Fresnel diffraction of a coherent light beam due to an elliptical aperture with the axial ratio (epsilon) between 1.0 and 0.5 is investigated. The computations are based on an procedure due to Hopkins. Perspective plots of the intensity distribution diagrams are generated for Fresnel number(F) = 5and the axial ratio(epsilon) = 1.0, 0.5, respectively. The results are compared with the corresponding diagrams for the circular aperture. With the decreasing axial ratio, it is observed that the central maxima and minima disappear in contrast to that of the circular aperture, whereas one finds a modulation in the central region along with the side maxima. Also given are the plots of the intensity distribution on the optical axis.     

涡旋光束经过环形孔径的衍射特性的研究

对涡旋光束经过环形孔径之后的衍射特性进行了研究。从理论和实验上研究了涡旋光束经过环形孔径的衍射情况，考虑了整数阶涡旋光束和分数阶涡旋光束的衍射光强图，并讨论了拓扑电荷数对衍射图样的影响。研究表明，拓扑电荷数与光强分布紧密相关，这一现象可以用于测定涡旋光束拓扑电荷数。     

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。     

部分相干修正贝塞尔-高斯光束通过硬边光阑ABCD光学系统的传输特性

对部分相干修正贝塞尔-高斯光束通过有硬边光阑的近轴ABCD光学系统的传输进行了研究，采用将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法，推导出了部分相干修正贝塞尔-高斯光束的近似解析传输公式，作为特例，给出了在无光阑情况下的传输公式。以光束在有光阑情况下自由空间的传输为例作了数值计算，其结果与直接对柯林斯(Collins)公式作数值积分的结果进行了比较，表明用Wen的方法便于进行物理分析，可节约大量机时，并对解析公式的计算误差和适用范围作了讨论。