平顶高斯光束通过复杂光学系统的传输特性研究

为研究平顶高斯光束通过高斯光阑-透镜系统的传输特性,基于光学矩阵的方法和Collins公式导出了平顶高斯光束通过该复杂光学系统后的场分布的解析表达式和近轴光强分布值,进而分析了平顶高斯光束通过高斯光阑-透镜系统后的传输特性。研究结果表明,平顶高斯光束通过高斯光阑-透镜系统后,实际焦点位置和几何焦点位置并不重合,即发生焦移现象。焦移量的大小与高斯光阑宽度及光阑与透镜间的距离等因素有关,即在一定条件下,光阑宽度增大,相对焦移量变小,光阑与透镜之间的距离与焦距的比越小,相对焦移量就越小。     

高斯光束经望远镜和薄透镜组合系统的聚焦特性

运用q参数和 ABCD 定律,推导了高斯光束经望远镜和薄聚焦透镜组合系统的聚焦特性的变化规律,并对其进行了数值模拟计算。利用平凹腔He-Ne激光器对模拟结果进行了验证,在相同距离下,与单一薄透镜的聚焦性能进行了比较。结果表明,随着距离(70~400 mm)的增加,两者的聚焦效果相差增大,最大为30倍;随着距离(70~400 mm)的减小,两者的聚焦效果相差减小;经望远镜和薄聚焦透镜组合系统聚焦的高斯光束束腰处光斑半径随距离(70~400 mm)变化的最大值为0.043 μm。因此,在实际聚焦过程中,应选用望远镜和薄聚焦透镜组合系统,且距离尽可能地小或为零。     

高斯光束整形系统的光学设计

研究了真实光线追迹优化光学系统的方法以简化高斯光束整形系统的光学设计.理论分析了高斯光束整形原理,并选择超洛伦兹函数作为平顶光分布函数;根据能量守恒原理,推导了高斯光束整形系统中任意光线在入射面与出射面的坐标变换关系.针对该系统的特点,使用Zemax编程语言(ZPL)编写计算坐标变换的ZPL宏指令,并优化设计了高斯光束...     

振幅调控双曲余弦高斯涡旋光束的聚焦特性

研究了双曲余弦高斯涡旋光束不同振幅参量对光场分布的影响。在相同光涡旋的情况下改变振幅的大小,在焦平面上场强分布变化明显。涡旋光束的拓扑数对光束的聚焦特性存在明显影响,不同的拓扑数会引起聚焦区域光强分布变化,另外也产生一些新的多焦点阵列和多重菱形聚焦图案。     

热透镜效应对激光光束聚焦的影响

利用高斯光束传播的ABCD定律,分析了热透镜效应对高斯光束聚焦的影响,对两种腔型做了数值计算和分析,并计算了不同焦距透镜对高斯光束聚焦后的腰斑半径和腰斑位置。通过计算分析表明对于同一高斯光束用短焦距透镜聚焦后得到的光斑比用长焦距透镜聚焦得到的光斑更稳定。     

热透镜效应对激光光束准直的影响

利用高斯光束传播定律,分析了热透镜效应对激光光束准直的影响,对两种不同的腔型做了数值模拟与计算,并计算了经具有不同MT因子的调焦望远镜系统准直后的激光光束的发散角与光斑尺寸。通过计算与分析表明,对于同一高斯光束,用MT因子较大的系统可以获得更好的准直效果,准直后光束的发散角更稳定。     

一种基于高斯光束的平凹激光腔对准方法

给出了一种基于高斯光束的平凹激光腔对准方法。在高斯准直光束后加一透镜系统,恰当地调整准直高斯光束到某一种汇聚发散的状态。在这种状态下,可使由平凹腔凹面镜和平面镜反射回来的光斑直径大小相仿,解决了不加透镜系统时,两反射回来光斑直径相差很大,难于对准的问题,提高两光斑的对准精度。实验使用束腰为0.6 mm的氦氖光,其后加一优化好的透镜系统,在889 mm的距离下,对凹面镜曲率半径为50 mm的平凹腔进行对准。得到由凹面镜和平面镜反射回来的光斑直径分别为4.8 mm和5.1 mm,平凹腔的角度对准精度达到了3.18'。对准好的腔体在点亮LD后,均能出基模光斑。实验结果与理论分析相符,证明了该对准方法结构简单,执行方便。     

电磁拉盖尔-高斯光束通过湍流时偏振度研究

基于相干性和偏振性统一理论,经理论推导,得出部分相干电磁拉盖尔-高斯光束在湍流中传输时偏振度的解析表达式.经数值计算,结果表明:在湍流中,当源偏振度(P0)、结构常数C2n、相干长度和光束阶数不同时,经过足够长传输距离,部分相干电磁拉盖尔-高斯光束的偏振度逐渐趋向于P0,而在自由空间中,该光束的偏振度达到其各自不同的极限值;当δx=δy时,不论在自由空间中还是在湍流中,光束的偏振度都不改变.此结论对部分相干光的大气传输在激光雷达成像以及远距离相干测量和光通信等领域有实用意义.     

激光器光学谐振腔高斯光束的仿真研究

谐振腔是激光器的核心部件,光学谐振腔理论的重点是高斯光束.应用Simulink对谐振腔高斯光束进行了仿真,分析了仿真参数对仿真系统的影响,并指出了仿真系统的应用.     

高斯光束横向光强分布的检测研究

由于激光技术的广泛应用和不断发展,对高斯光束的研究及测量成为一个重要内容。高斯光束横向光强分布的特性直接关系到激光的应用,因此从高斯光束横向光强分布特性的研究出发,采用小孔扫描法和CCD数据采集法测量高斯光束横向光强分布,然后把实验测量的光强分布数据通过图像处理程序绘制成光强分布曲线并与理论的高斯分布曲线进行拟合对比。结果显示实验测得的高斯光束的横向光强分布与理论高斯分布吻合,证实了高斯光束的横向光强分布遵守高斯函数。     

变焦镜头结构形式的最佳选择方法

从几个方面介绍了对结构型式的选择考虑方法,具体地分析了每种方法对结构设计产生的不同效果。为此在设计之前要求考虑各种因素,解决光学系统像质好与结构简单化、外形尺寸要小之间的矛盾,最终选择最佳设计方案,使之达到所要求的目的。     

基于少模光纤的轴对称偏振光束的产生

首先介绍了轴对称偏振光束的基本概念以及特性,然后以少模光纤为模式转换器,通过旋转偏振控制器上光纤挤压器的旋钮对光纤中间部分施加压力,同时配合旋转光纤挤压器,以实验的方式获得了不同模式的轴对称偏振光束。通过调节偏振控制器以及输入光束和光纤的离轴状态,分别得到了径向偏振TM01模式,角向偏振TE01模式,奇数混合偏振HEodd21模式,偶数混合偏振HEeven21模式,以及线偏振HE11模式五种光纤所激发的模式。同时,还通过干涉实验中叉形光栅结构证明了相位奇点的存在。     

基于dbN小波变换和自适应高斯滤波的齿面干涉图像相位滤波方法

齿轮齿面形貌的激光干涉测量中，由于齿面高度差较大，采集到的干涉图像中难以避免存在条纹密集区域，容易出现局部条纹粘连、错切等现象，增加了相位噪声和解包裹难度。分析了包裹相位图中条纹密度分布规律，提出了一种基于dbN小波变换和自适应高斯滤波的齿面干涉图像相位去噪方法。首先，利用小波变换分解出包裹相位图中常表现为高频信号的噪声，采用软阈值去噪滤除部分高频噪声；其次，根据包裹相位图频域特征，结合自适应高斯滤波进一步对高频噪声进行迭代滤波处理；最后，设计了相关实验，通过与经典的滤波方法进行对比，所提方法不仅能够有效滤除条纹较为密集的包裹相位图中的相位噪声，而且更大限度地保留了图像细节信息，证明了所提方法的有效性和正确性。