平顶多高斯光束与平顶高斯光束的一致性研究

对描述平顶光束的两种数学物理模型,即平顶多高斯光束(FMGB)和平顶高斯光束(FGB)作了比较,给出了数值计算结果并作了物理分析。研究表明,具有相同M2因子的两个平顶多高斯光束和平顶高斯光束,无论其束腰宽度是否相等,在广义菲涅耳数相等处都具有相似的光强分布。这一结论对实际工作有应用意义。     

椭圆平顶高斯光束的聚焦特性

用张量方法定义了三维不可分离变量的椭圆平顶高斯光束(EFGB),通过级数分解法把EFGB分解成多个椭圆厄米-高斯模(EHGB)的叠加形式,利用椭圆厄米-高斯模的传输公式导出了EFGB通过非轴对称光学系统的传输公式,该公式和直接用矢量积分方法得出的结果是等效的.利用导出的公式,我们研究了EFGB通过轴对称透镜和非轴对称透镜的聚焦特性.结果表明,EFGB通过轴对称透镜和非轴对称透镜的聚焦后光强演化的规律不同.EFGB聚焦后,近场光强分布变化很快,特别是焦点前后,同时光强分布会发生旋转.结果还表明,不同阶次的EFGB经过透镜后的光强演化的快慢不同,阶次大的变化较慢.另外,轴上相对光强分布也跟阶数有关.(PG1)     

部分相干平顶高斯光束的传输特性

本文采用Huygens-Fresnel衍射积分公式导出了部分相干平顶高斯光束（PCFGB）经过ABCD光学系统传输公式;进一步导出了采用二阶矩定义的等效束宽和Kurtosis因子的传输公式;利用导出的公式计算了PCFGB在自由空间中的传输特性,并和相干平顶高斯光束（FGB）的传输特性作了比较分析。结果表明,PCFGB在传输过程中其光强分布的平顶部分不会消退,而且它的平顶化程度越来越,但其束宽迅速增大。     

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.     

高阶平顶高斯光束阵列在自由空间中的相干合成

高阶平顶高斯光束在自由空间传输过程中,光强分布经历了三种状态:平顶高斯分布,平顶高斯中心凹陷分布,高斯型分布.通过对前两种状态相干合成光强分布特点进行模拟,研究了光束阵列结构、种子光束阶数、传输距离等因素对相干合成的影响,并用桶中功率对相干合成的光束质量进行了评价.结果表明:两种状态下相干合成都可以变为高斯光束,不过中心光强和光束半径的变化趋势不同.在一定条件下,阵列环上光束数量越多,相干合成光束的效果越好.     

平顶高斯光束通过光阑透镜的焦移

从Collins公式出发,研究了平顶高斯光束通过光阑透镜的焦移,并用大量数值计算例予以说明。研究表明,截断平顶高斯光束的焦移不但由光束的阶数N、光束菲涅耳Fw决定,还与孔径菲涅耳数Fa有关。与无光阑情形比较,对于光阑透镜,即使在Fw很大的情况下,仍然存在焦移。     

平顶高斯光束相干合成在大气湍流中的传输

光束合成是将多个激光器的输出光束在远场叠加起来,从而实现高功率、高光束质量的激光输出,因此在遥感、跟踪、远距离光通信等领域中具有广泛的应用前景.研究了一维线阵平顶高斯光束的相干合成在大气湍流中的远场传输特性及能量集中度,推导出合成光束的光强传输及桶中功率、二阶矩束宽解析式.研究表明,合成光束随着传输距离的增加,最终演化...     

高斯和平顶分布纳秒激光诱导KTP晶体损伤

KTP晶体的抗激光损伤能力影响了其在高端固体激光系统中的应用。利用波长为1.064μm、重频为10 Hz、脉宽为10 ns和两种空间分布的光束(即高斯光束和平顶光束)的激光对KTP晶体进行了激光诱导损伤的仿真和实验。结果表明,在平顶激光和高斯激光的损伤测试中,KTP晶体的激光诱导损伤阈值分别为1.78和2.28 GW/cm²。平顶激光辐照KTP晶体,损伤形貌为明显的烧蚀形态和裂纹,而高斯激光辐照KTP晶体时,前表面出现了典型的纳秒激光损伤形态,即熔融形成的凹坑。此外,在平顶激光测试下,观察到损伤区域边缘颜色变化。     

一种产生平顶光束的新方法:厄米-高斯光束的合成

提出了用多束厄米-高斯光束相干合成产生平顶光束的方法。借助Wigner分布函数和强度矩方法推导出在普遍情况下合成光束M^2因子和K参数的解析公式。研究结果表明，通过适当选取厄米-高斯光束的参数，在某一传输平面可以得到平顶的光强剖面。给出了数值计算例以说明合成平顶光束的特性。     

高斯光束整形为平顶光束的双凸非球面镜的数值模拟与分析

在高斯光束整形为平顶光束的理论基础上,通过数值模拟,具体分析几个特性参数对两个凸非球面镜的子午截面曲线的影响,根据ZEMAX等光学软件对非球面镜子午截面曲线表达式输入要求,拟合得到误差尽可能小的双凸非球面镜系统结构。     

平顶高斯光束在有光阑光学系统中的传输

通过将矩孔函数展为有限个复高斯函数之和的方法 ,对直角坐标系中的平顶高斯光束在有光阑限制ABCD光学系统中的传输作了研究 ,得到了近似的解析传输公式 ,并用数值计算例证明了它们的正确性     

平顶高斯光束通过透镜序列的传输特性

基于平顶高斯光束通过无光阑限制的ABCD光学系统的传输公式,对平顶高斯光束在透镜序列中的传输作了研究,并给出了数值计算例.     

高斯光束通过多高斯光阑ABCD系统的传输

基于Collins公式和Sylvester定理,推导出高斯光束通过多高斯光阑傍轴ABCD光学系统的解析传输公式。并以数值计算例对公式的应用加以说明。     

Changes of super-Gausian beams upon propagation

为说明超高斯光束的传输特性，以及光强（振幅）分布的位相的变化，进行了大量数值计算。还研究了超高斯光束通过近轴光学系统时，保持其形状和阶数不变的条件。     

相干和非相干平顶高斯光束的比较研究

对完全相干和非相干平顶高斯光束的传输特性作了详细研究。提出了用有限个拉盖尔-高斯模或厄米-高斯模的部分相干迭加来产生部分相干平顶高斯光束,以满足某些实际应用要求的新方法。     

高斯光束通过含硬边光阑复杂光学系统的传输

使用矩阵分解方法,推导出了高斯光束通过内含硬边光阑ABCD光学系统的解析传输公式,并作了物理分析。以高斯光束通过空间滤波器所作的数值计算为例对理论结果进行了说明。对进一步的推广应用亦作了讨论。     

多光阑光学系统对ChG光束的变换

基于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,推导出了双曲余弦高斯光束(ChG)通过多个光阑近轴ABCD光学系统的递推传输公式,该公式可用来解析地研究光束通过硬边光阑光学系统的传输特性。给出了数值计算结果,并与直接对Collins公式积分的结果进行了比较,显示出使用解析公式有节约大量机时的优点。     

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。