厚透镜对高斯光束的变换及激光扩束系统的倍率计算

本文应用系统矩阵方法和复光束参数概念导出了厚透镜对高斯光束的变换公式,并应用公式设计了计算激光扩束镜系统扩束倍率的BASIC程序,从而建立了一种快速、准确计算扩束倍率的方法。该方法用电子计算机详细分析了高斯光束光腰位置在厚透镜第一焦平面附近的“成像”行为,并算得沈阳分析仪器厂出品的激光超声衍射仪中的激光扩束镜系统的最大扩束倍率为19.9839倍。     

高斯光束的激光变焦扩束光学系统设计

远距离激光主动探测体制对扩束发射光学系统的扩束能力及其对距离的适应性能提出了较高的要求。针对某系统所用的1.06μmYAG调Q脉冲激光器,分析设计了一个可变扩束比为1.5-10的变焦扩束光学系统。按照高斯光束特殊传输及变换规律对变焦扩束系统进行分析,得出了可用的初始结构参数,并以此优化设计出的扩束光学系统满足了系统扩束比及其变焦范围的要求。     

透镜对高斯光束扩束规律

首次讨论了用透镜来扩展高斯光束的一般规律,找出了最佳扩展束腰与透镜焦距的关系     

一种将非对称高斯光束变换成对称高斯光束的方法

本文论述了采用张量ABCD法则来讨论非对称高斯光束的变换特性。分析了非对称高斯光束变换为对称高斯光束的可能性。特别探讨了非对称高斯光束经组合透镜变换后成为圆高斯光束这一可能性。为以后的进一步研究提供了理论依据。     

牛顿公式在高斯光束透镜变换中的应用

基于几何光学中牛顿成像公式的表述思想,以高斯光束单透镜变换为例,推导出了高斯光束单透镜变换的牛顿公式,并进行了数值计算模拟。在高斯光束变换中引入牛顿公式,使透镜变换公式更加简洁、直观。     

高斯光束照明对透镜的付里叶变换的作用

本文推导了在采用高斯光束照明的条件下,透镜的付里叶变换的公式。并与单色平面波(或球面波)均匀照明的情况进行比较,指出,在高斯平面波或球面波照明的条件下,透镜能实现物体的付里叶变换与高斯函数的付里叶变换的卷积运算,这与单色平面波或球面波照明时,透镜仅对物体进行付里叶变换迥然不同。本文提出一种将高斯光束变成均匀平面波的一种方法。     

激光高斯光束对大角度干涉测量的影响

研究了激光高斯光束对大角度干涉测量的影响,从高斯光束的干涉公式可以看出,其合振动光强的位相除与光程差有关外,还增加了一个附加的位相,在大角度干涉测量时,这一附加位相对结果的影响不能忽视。分析发现这一影响与干涉仪的布局和光学系统的参数有关。从而找出了减少这一影响的方法,为大角度精密干涉测量提供修正依据。     

高斯光束经含光阑失调光学系统的传输特性

为分析光学系统中圆孔光阑和透镜失调对高斯光束传输特性的影响,利用硬边椭圆光阑的近似展开式和适用于失调光学系统的广义衍射公式,推导了高斯光束经含失调圆孔光阑的失调光学系统传输的近似解析式,得出了输出光束场分布与光束参量、孔径尺寸、ABCD矩阵元、光阑和光学系统失调量间的关系。针对特定光学系统,定量分析了各失调量对输出光束场分布的影响。     

经卡式光学天线发射的高斯光束衍射特性的研究

激光通信发射系统一般都是采用卡塞格林式望远镜作为发射天线,由于激光通信采用的光源波形为高斯光束,卡式光学系统的主次镜光学结构为环形结构,以往对均匀波经圆孔光阑后的衍射特性并不适用于激光通信。对基尔霍夫衍射公式进行了简化,利用数值计算的方法,利用仿真软件得到了高斯光束通过卡式光学天线之后的远场衍射分布特性,并与近场菲涅尔衍射分布特性进行分析比对,给出了卡式光学结构的最佳遮拦比为0.2,理论上可以达到1.5倍的近衍射极限发射束散角,在工程计算中有一定的应用价值。     

偏心高斯光束的强度分布

根据Collins公式得到了离轴高斯光束通过光学系统后的变换关系，分析了变换后光束强度分布的特点，结果表明变换后的光束为偏心高斯光束，进而导出了偏心高斯光束在垂直于传输方向上强度分布的近似表达式．最后以薄透镜系统为例，数值计算了该方向上的强度分布；以及不同位置处，偏心高斯光束与高斯光束强度分布的偏离程度，表明束腰平面上强度分布为高斯分布，随着考察面到束腰平面距离的增大，此偏离程度迅速变大．     

光盘扫描高斯光束的研究

讨论了扫描光束对高斯参数扫描光点强度分布的影响；给出了高斯参数与中心峰值强度及光点直径的定量关系；展示出焦平面上的三维光强分布图；提出了光盘存贮中高斯参数的选择依据；有效利用光能，获得高性能扫描光点。     

高斯光束照射下的圆盘衍射

基于圆孔光阑函数展开为复高斯函数和的方法,用Colins积分公式,导出了高斯光束照射下圆盘衍射的光场近似解析表达式,经计算机数值计算,对高斯光束照射下圆盘衍射的衍射特性进行了详细的分析.     

聚焦高斯光束焦移特性分析

基于LSI系统理论分析了经透镜传输的基模高斯光束焦移问题,给出了焦移量的解析表达式.     

大功率基横模高斯光束的产生

分析了含有热透镜的固体激光器的谐振腔,得到在动力学稳定区的两个工作点.采用双凹对称腔,使工作点落在动力学稳定区的边界附近,在长腔情况下获得了37W的基横模连续YAG激光输出     

关于高斯光束倍频效率的理论研究

本文中将倍频晶体分割成无数多个小倍频单元,并导出每个倍频单元中的谐波功率与倍频效率。然后利用积分求和得出了整个晶体中总的高斯光束倍频效率。最后以KDP晶体为例讨论了计算结果。     

高斯光束束腰位置及尺寸的精确测量

研究了如何提高高斯光束束腰位置及束腰半径的测量精度.从高斯光束的对称性出发,测量了其束腰位置.根据高斯光束通过薄透镜的传输特性,结合已确定的聚焦高斯光束的束腰位置,得到了待测高斯光束的束腰位置及束腰尺寸.根据高斯光束的对称性,直接确定了待测高斯光束的束腰位置,进而在该位置对束腰半径进行了实际测量.结果表明:反推的束腰位置及尺寸分别可精确到0.01mm和0.1mm,且反推结果和实际测量结果一致.     

聚焦高斯光束对微粒的俘获效应

应用复源点场理论描述了强聚焦高斯光束，用严格的单粒子光的散射理论，分析了高斯光束对透明球形粒子的力学作用，给出了部分数值计算结果，并且在国内首次完成了用激光束对空气中透明微粒的稳定悬浮实验。实验表明，辐射压力不仅和激光束波长、光腰半径、功率有关，而且和粒子的折射率、半径以及粒子在光束中的位置有关。     

光束质量对激光加工中光束行为的影响

在光束质量定义的基础上,阐述了光束质量对激光加工中光束的传输、聚焦、光束变换以及光束加工范围的影响.