Bessel-Gaussian光束在分数傅里叶变换面上的光强分布

利用广义衍射积分方法,研究了Bessel-Gaussian(BG)光束的分数傅里叶变换特性,推导出了BG光束通过分数傅里叶变换光学系统后,光场分布的解析公式,利用该公式对BG光束经分数傅里叶变换后光强的分布规律进行了数值分析。研究结果表明,分数傅里叶变换阶数p对BG光束的光强分布有明显影响,光强分布随分数傅里叶变换阶数p呈周期性变化。     

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.     

超高斯光束经有方环光阑透镜的传输特性

本文详细研究了超矿山斯光束经有方环光阑透镜的传输特性,讨论了遮拦比、球差和超高斯光束的阶数对光强分布的影响。研究表明,使用负球差聚焦透镜可获得比无球差透镜在实际焦面上可聚焦性更好、能量更集中的光束。     

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.     

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。     

受光阑限制的部分相干光通过湍流大气传输的方向性

基于广义惠更斯菲涅耳原理,并利用Rytov相位结构函数二次近似的方法,推导出了受光阑限制的高斯谢尔模型(GSM)光束通过湍流大气传输的二阶矩宽度及扩展角解析表达式。以未受光阑限制的GSM光束为参照光束,分别利用扩展角和归一化远场平均光强分布研究了受光阑限制的GSM光通过湍流大气传输的方向性。研究表明,若以扩展角表征光束的方向性,则在一定条件下,截断参数δ不同的受光阑限制的GSM光束能够与相应的未受光阑限制的GSM光束在自由空间及湍流大气中具有相同的方向性;若以归一化远场平均光强分布表征光束的方向性,则即使扩展角一致,δ不同的受光阑限制的GSM光束与相应的未受光阑限制的GSM光束在自由空间中的方向性也并不相同,但在湍流中则一致。     

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     

光阑扩束均匀光源的理论分析

从理论上对光阑扩束均匀光源的传输一定距离后的光场分布进行了分析。数值分析了光阑的通光半径、传输距离、光束半径,对光束均匀性的影响,当光阑的通光半径小于光束半径的1/3时,输出光束的均匀性较好。     

高能飞秒激光光束锯齿光阑截趾整形

针对高能飞秒固体激光器光强分布光滑均匀的要求，研究了飞秒光束通过锯齿光阑和空间滤波器的传输特性。和单色激光的衍射不同，宽带的飞秒光束衍射调制较小，直接利用锯齿光阑，便能获得近场光强分布相对均匀的光束。     

双曲正弦高斯光束及其变换特性的研究

详细研究了双曲正弦高斯光束通过近轴 ABCD光学系统的传输变换 ,对无光阑和有光阑的情况都推导出了解析的传输变换公式 .并给出典型的数值计算结果以说明双曲正弦高斯光束的变换特性     

贝塞尔-高斯光束经球差透镜的聚焦特性

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分推导了一种涡漩光束——贝塞尔-高斯光束经球差透镜聚焦后的光场表达式,并利用数值计算分析了球差系数对聚焦光束光强剖面分布的影响。研究表明,通过改变球差系数,可以改变零阶贝塞尔-高斯光束轴上光强最大值点的位置,球差的存在使轴上光强最大值减小。零阶贝塞尔-高斯光束经球差透镜聚焦后不能保持其传输不变性,在几何焦面上光强剖面类似于高斯形分布,而实际焦点所在面上的分布则仍具有零阶贝塞尔函数的特征。对于一阶贝塞尔—高斯光束,球差的存在会改变其横向光强分布。     

拉盖尔-高斯光束通过含矩形光阑光学系统的变换

基于厄米-高斯模与拉盖尔-高斯模的变换关系和递推算法,推导出拉盖尔-高斯（LG）光束通过含矩形光阑近轴ABCD光学系统传输的递推公式。作为应用例,对LG光束通过光阑透镜分离系统的变换作了数值计算和分析。本文有关结果提供了一个研究有不同几何对称性光束间变换的有效方法。     

带透镜球差的分数傅立叶变换

从Lohmann提出的两类分数博立叶变换系统出发,引入了透镜球差并分析了球差对分数傅立叶变换系统的影响。以平面波入射为例,进行了数值计算。研究表明．球差对分数傅立叶变换面上光强分布的影响是显著的;在相同球差的情况下,两类系统相同分数傅立叶变换面上的光强分布明显不同;正、负球差和不同大小的球差．它们的作用是不同的。因而,在透镜有球差的情况下,Lohmann提出的两类实现分数傅立叶变换的化学装置不再等价。     

透镜球差对拉盖尔-高斯涡旋光束聚焦特性的影响及改善方法

涡旋光场调控对涡旋光在激光通信、生物操控等领域的应用研究具有重要意义。为了揭示透镜球差对拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)涡旋光束传输特性的影响,本文基于菲涅尔衍射理论,模拟研究了不同透镜球差系数下的LG光束聚焦场的强度、相位以及螺旋谱分布。结果表明:光学系统初级球差系数的增大恶化了LG光束聚焦场的强度分布和螺旋相位,弥散了轨道角动量(orbital angular momentum,OAM) 。由此,本文提出了一种光阑补偿方案,通过在透镜前添加大小合适的圆孔光阑,以消除透镜像差。光阑补偿后的LG光束聚焦场由星芒状空心分布恢复为空心圆环分布,OAM态保持单一稳定。本研究工作为改善透镜像差对涡旋光的传输影响提供了解决方案。     

贝塞尔光束通过环形硬边光阑的ABCD光学系统传输

通过把环形光阑函数展开为复高斯函数的方法,推导出贝塞尔光束通过有环形光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输近似解析公式。通过数值计算,对贝塞尔光束通过环形光阑的传输特性进行了详细的研究,给出了光阑内、外半径等参数对光强分布的影响规律。     

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。     

色散会聚透镜系统中的微米焦开关

为了研究宽带TEM22模厄米-高斯光束通过受光阑限制色散会聚透镜系统的微米焦开关现象,采用数值计算方法对TEM22模厄米-高斯光束的光强分布进行了分析,取得了传输轴上光强分布的数据.结果表明,带宽变化引起轴上TEM22模厄米-高斯光束两个光强极大的相对大小改变,结果导致光强主极大位置跃变;当相对带宽γ=0.231且菲涅...     

厄米-高斯光束通过含硬边光阑光学系统束宽传输近似解析方程

本文对厄米-高斯光束通过含光阑系统的聚焦特性作了详细研究.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,推导出了由环围功率法定义的束宽传输的近似解析方程,并用数值计算例研究了光学系统和光束参数对光束聚焦特性的影响.     

空心高斯光束通过光阑透镜系统的传输特性

为了研究空心光束通过硬边光阑透镜傍轴ABCD光学系统后的传输特性,利用柯林斯衍射积分公式,推导出了空心高斯光束通过受圆孔硬边光阑限制的傍轴ABCD光学系统的传输公式,所得公式可用来描述空心高斯光束通过任意傍轴ABCD光学系统的传输.研究了光阑、透镜以及光阑透镜系统对空心高斯光束传输特性的影响,并用数值例做了详细说明.结果表明,光阑和透镜均会使光束的光场分布向源平面前移,光阑会破坏空心高斯光束的空心性,而单纯的透镜只改变光场分布,不会破坏光束的空心性.这一结果对于空心光束的产生和应用有理论指导意义.     

纳秒Bessel光束截面光强的分布

由衍射积分理论给出平行光通过轴棱锥后的光场分布表达式,模拟得到Bessel光束截面光强分布图.利用轴棱锥法,以平-抗共振环(ARR)介稳腔Nd:YAG调Q激光器为光源,获得高稳定的纳秒Bessel光脉冲.通过胶片扫描法和激光光斑能量分布的三维可视化方法,获得纳秒Bessel光截面光强的二维及三维能量分布图.实验结果与理论模拟基本吻合.实验结果表明,通过上述方法得到的分布图达到了比DataRay公司的Taper-CamD-UCM-20-15型光束分析仪要高的图像分辨率,是一种记录ps、甚至fs超短光脉冲空间能量分布的有效方法.