径各平方贝赛尔函数调制高斯光束的焦移

给出变量为径向平方的贝塞尔函数调制的高斯光束（QBG光束）通过ABCD聚集光学系统的轴上光强分布公式,对QBG光束通过薄秀镜聚集系统的轴上光强分布及焦移进行了研究,得到相对焦移满足的三次方程和解析解,给出详细的数值计算结果并进行了分析讨论。     

余弦-高斯光束通过光阑-透镜分离系统的焦移

利用Collins公式,研究了余弦-高斯光束通过光阑-透镜分离系统时的轴上光强分布和聚焦特性。研究表明轴上光强分布和相对焦移是光学系统参数、光束参数 、菲涅尔数和光阑尺寸的函数。通过选择适当的光学系统和光束参数,焦移现象消失或反转。     

球面波通过透镜-光阑分离系统的焦移

用Collins公式研究了均匀球面波通过透镜-光阑分离系统的轴上光强分布。经推导得出焦移解析表达式。在这类光学系统中,光束的焦移可能大于,等于或小于零。分析表明,焦移的大小与菲涅尔数、透镜-光阑的分离程度以及入射波波面曲率半径等因素有关,并得出了消除焦移的条件。     

激光光束平行漂移对聚焦光斑位置影响的理论分析

本文引入象差函数分析聚焦激光光学系统焦点附近的光强分布。推导出了激光光束平行漂移对聚焦光斑位置影响的公式。分析表明,平行漂移将使聚焦光斑产生纵向焦移和横向焦移,其大小取决于光束平移量ρ_0,球差系数S_1,出瞳半径a以及高斯参考球的半球R_0。     

平顶多高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究了平顶多高斯光束通过球差透镜的聚焦特性。推导出轴上光强分布的表达式,并对轴上光强进行大量的数值计算及分析。研究结果表明,当平顶多高斯光束的阶数N一定时,透镜的球差将在很大程度上影响光束的聚焦特性;当透镜的球差一定时,N值的改变将影响轴上最佳聚焦点的位置;当无球差时,轴上最佳聚焦点并不在几何焦点处,轴上最佳聚焦点位置随着N值增加向几何焦点靠近,例如当阶数N由0增大为1时,则归一化最佳聚焦点由0.91增大到0.98。     

环状光束通过球差透镜的聚焦特性

利用偏心高斯光束相干叠加的方法,建立了柱坐标系下环状光束的新模型.从广义衍射积分理论出发,经过大量数值计算分析,详细研究了环状光束通过球差透镜的聚焦特性,定量分析了环状光束的阶数L,M、偏心高斯光束的束腰宽度w0以及球差系数C4对聚焦光场实际焦点(轴上最大光强)位置以及轴上最大光强的影响.研究结果表明,本文提出的模型可统-描述基模高斯光束和环状光束.在透镜焦距和入射光束波长一定的情况下,环状光束通过球差透镜的聚焦特性不仅与透镜的球差系数C4有关,而且还与环状光束的阶数L,M以及偏心高斯光束的束腰宽度w0有关.     

厄米双曲余弦高斯光束的焦开关

对双曲余弦高斯光束通过光阑透镜分离系统的轴上光强分布做了详细的数值分析。研究发现,在一定条件下轴上存在两个光强极大值点,并且在这两个极大值点相互竞争中会出现焦点位置的有效置换,即出现焦开关。厄米双曲余弦高斯光束产生焦开关的条件是:光阑与透镜相对间距为1,光束阶数为偶数,光束参数小于其相应的临界值,截断参数在它的两个临界值之间。进一步研究表明,焦点位置相对跃迁量和轴上相对光强下凹量随光束参数的减小而增大,但是随着截断参数的增大焦点位置相对跃迁量和轴上相对光强下凹量将分别出现一个极大值。在大范围调焦的应用中,可利用焦开关实现调焦之目的;在精密聚焦的激光应用中,应控制焦开关的产生。     

大气湍流对贝塞尔高斯光束轴上光强的影响

针对光束在大气中传播时,大气湍流引起的光强起伏等现象.为了探索寻求减弱或者消除湍流的影响的途径,本文采用数值模拟的方法,分析了湍流大气对(零阶)贝塞尔高斯光束轴上光强的影响.分析发现,在湍流环境中,贝塞尔高斯光束的轴上光强都随着传播距离的增加而减小,湍流越强,光束的轴上光强减小越快.贝塞尔高斯光束的径向波矢量越小,轴上光强的稳定性越好.贝塞尔高斯光束轴上光强的稳定性随着传播距离的增加而变坏.贝塞尔高斯光束跟同样束宽的高斯光束相比较,贝塞尔高斯光束的轴上光强受湍流的影响较大.     

复宗量双曲正弦高斯光束的传输特性

对复宗量双曲正弦高斯(EshG)光束的一些基本特性进行了研究。由Collins公式出发推导出了光束通过近轴ABCD光学系统传输的场分布函数,根据二阶矩的定义和光束在近轴ABCD光学系统中的传输公式推导出了光束通过近轴ABCD光学系统光斑尺寸的解析表达式。得到了复宗量双曲正弦高斯光束在自由空间传输时束腰宽度和位置的解析表达式以及M2因子的表达式。对光强分布、光斑尺寸、束腰宽度及其位置和M2因子进行了数值计算,并对计算结果作了分析。本文所得结果具有广泛的意义,因为正弦高斯光束、双曲正弦高斯光束和复宗量正弦高斯光束均可视为其特例。     

基于非球面透镜组激光光束整形设计

本文针对激光显示领域激光光束光强均匀分布要求,本研究基于非球面透镜组激光光束进行整形设计。文中通过阐述激光光束光强均匀分布原理,着重论述了出射光束分布选择、线映射函数及球面参数确定3个非球面透镜组设计内容。在此基础上,选择匀化洛伦兹函数为输出光束的光强分布函数,展开实例设计分析,旨在基于该设计方法将入射光束准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束。