截断拉盖尔-高斯光束的MG2因子

用广义截断二阶矩方法对截断圆对称拉盖尔高斯光束的广义光束传输因子(MG2因子)作了研究,得到了MG2因子的解析公式,并用数值计算例作了说明。研究表明,截断圆对称拉盖尔高斯光束MG2因子与截断参数和光束的阶数有关。随着截断参数的增加,MG2因子逐渐趋近于无截断圆对称拉盖尔高斯光束的光束传输因子值。     

厄米-高斯光束在饱和非线性介质中的传输特性

为了研究厄米-高斯光束在光折变饱和非线性介质中的传输特性,采用有限差分方法数值求解了光波演化方程,理论分析了厄米-高斯光束的传输特性。结果表明,1维1阶、2阶和3阶厄米-高斯光束在光折变非线性介质中传输时,在合适的非线性条件下,均可以形成呼吸模式的孤子;随着非线性的加大,厄米-高斯光束的光场分量之间的相互分离趋势将逐渐变弱,同时,每个光场分量的振幅起伏效应会更加明显;改变厄米-高斯光束的入射位置、入射角度对其传输特性没有影响;2维厄米-高斯光束的传输特性和1维情况是类似的。厄米-高斯光束的这些特性在光开关领域有一定的应用前景。     

硬边光阑光学计算方法的比较研究

对通过硬边光阑光学系统光束传输问题的直接数值积分法、复高斯函数展开法、矩阵法和光束模式展开法作了比较研究。研究表明,直接数值积分应用范围广泛,但随着光阑数的增加,它变得既烦琐又耗时。复高斯函数展开法为快速模拟硬边衍射光束在菲涅耳区和夫琅和费区的传输提供了一个有用方法,只是在很近的场存在着显著的计算误差。矩阵法能用于菲涅耳区和夫琅和费区,但只适用于旋转对称的光学系统与光束。光束模式展开法可用于近似计算远场的弱截断光束。     

双曲正弦平方高斯光束通过左手平板材料的传输特性

在傍轴近似条件下,基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,推导了双曲正弦平方高斯光束在自由空间、左手平板材料中及通过左手平板材料后的三维光强传输公式,并进行数值计算和分析,探究了双曲正弦平方高斯光束通过左手平板材料的传输特性。研究表明,左手材料对双曲正弦平方高斯光束轴上光强和横向光强分布规律的影响是使光强呈对称分布;材料的负折射率会影响光束轴上光强极大值的位置;轴上光强和横向光强均随传输距离和偏心参数的改变而变化,即双曲正弦平方高斯光束不能保持其传输不变性。实际应用中,可用改变偏心参数的方法在不同位置对光束进行整形。     

圆对称高斯光束在吸收克尔介质中的稳态自聚焦行为

由光束在吸收克尔介质中传输的非线性近轴波方程 ,推导出具有二次相位分布的圆对称高斯光束在线性吸收介质中的耦合传输方程以及光束束腰的演化方程。数值计算的方法证实了光束束腰变化的几种可能 ,分析了稳态自聚焦的阈值特性。在给定参数的情况下 ,得到了稳态自聚焦的阈值入射光强和阈值聚焦长度     

对数可饱和非线性介质对高斯光束的影响

由非线性传播方程导出了对数可饱和非线性介质 (LSNM)中高斯光束参量变化所遵循的耦合方程 ,在输入参量偏离孤子条件较小的情况下导出了高斯光束变化的解析表达式 ,在一般情况下对高斯型呼吸模式的主要特征进行了分析     

一种计算水下高斯光束远场光强分布的方法

在平行细光束水下传输的唯像模型基础上,通过对自由空间中高斯光束光强分布规律的分析,将高斯光束分解成多条平行细光束,推导了计算水下高斯光束远场光强分布的数学模型,分析了光强随水体衰减系数、传输距离、散射角变化的规律,并进行实验验证。计算与实验结果基本吻合。     

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。     

空心傍轴高斯光束的传输特性

推导了空心高斯光束经过傍轴光学系统的传输模型;利用导出的公式计算分析了卒心高斯光束在自由空间的传输特性;最后利用Matlab对传输方程进行模拟仿真.结果表明:高斯光束的阶数n和沿傍轴的传输距离z是控制空心光束的主要参数.随着阶数n的增大,高斯光束逐渐变为空心高斯光束,且中心暗斑和亮环的半径也相应增加;当传输距离z增大时...     

高斯阵列光束自耦合特性的实验研究

根据广义Huygens-Fresnel原理和修正von Karman谱模型,推导出了径向分布高斯阵列光束经非相干合成后在大气湍流中传输时的光强分布解析表达式,并对阵列光束自耦合特性随传输距离和径向分布半径的变化情况进行了数值分析,最后对径向分布半径不同的阵列光束自耦合特性随传输距离的变化进行了测量。实验结果表明:高斯阵列光束在大气湍流中水平传输时,随着传输距离的增加阵列光束会从某一距离处耦合成一束,且合成光束的平均光强呈类高斯分布;相同传输条件下,径向分布半径越小,阵列光束的自耦合特性越好。     

Beam propagation in tapered quadratic index waveguides: Numerical solutions

A Gaussian beam of light propagating through a quadratic lenslike medium remains Gaussian, even if all of the parameters of the medium vary along the propagation path. Exact numerical techniques are described for investigating the propagation of Gaussian beams in practical tapered fiber-optical waveguides. Solutions are obtained for off-axis beams in tapers which in general may also have quadratic radial loss variations.     

Coupling Efficiency of Gaussian Beams Into Step-Index Waveguides—An Improved Ray-Optical Approach

The coupling efficiency of Gaussian beams into multimodal waveguides is calculated with the intention of validating ray-optical approaches, that can be used for a simulation tool for optical interconnections. A full-wave analysis using the mode matching technique serves as reference method. Therefore, waveguides with known mode spectra, the circular fiber, and the planar slab waveguide, have been considered. Detailed results especially for the fiber are presented for different geometry and material parameters and varying parameters of the incident Gaussian beam. It is shown that a ray-optical approach regarding a simplified Goos-Haenchen Shift gives accurate results.      

用于三维像散厄米-高斯光束对称化的新型光学系统

基于矩阵合成和分解理论,提出了可将三维像散厄米高斯光束变换为对称拉盖尔高斯光束的两种新型光学系统,并以数值计算例加以说明。     

应用高斯波束理论设计波束波导天线

以高斯波束理论为基础,根据天线基本参数要求,分析确定出波束波导系统中各反射面尺寸、反射面彼此间距及各部件相对位置。以此系统为实例,给出各个反射面处高斯波束特征参数值,并分析比较了反射面之间距离、反射面辐射口径等参数对截获效率的影响。波束经过两反射面反射后均会产生交叉极化模,给出计算反射效率公式,得出结论为:两反射面姿态对称条件下彼此产生的交叉极化模可以互相抵消。     

高斯光束通过倾斜光学元件的变换特性

基于广义惠更斯菲涅耳衍射积分,对高斯光束通过倾斜透镜后的传输特性作了研究,推导出了它的传输方程,并与离轴高斯光束通过透镜的变换做了比较,得到一些有意义的结果,以M2因子和桶中功率为参数分析了偏轴高斯光束的光束质量。     

高斯光束通过空间滤波器的传输特性

采用矩阵分解和用有限个复高斯函数之和逼近硬边光阑窗口函数相结合的方法,从柯林斯衍射积分公式出发,对高斯光束通过空间滤波器的传输特性进行了分析,得到了相应的解析式。通过对解析式的数值模拟,得出了直观的结果,并进行了误差分析。数值计算结果表明,最佳滤波小孔尺寸的选择和计算误差均与光束的截断参数有关。在此基础上,进一步研究了空间滤波器具有像传递功能时,高斯光束和平顶高斯光束(N=12)通过空间滤波器的传输特性,得出了截断参数与滤波后光强分布的关系,并证实了此方法也可用于计算其他类型光束通过空间滤波器的传输。     

高斯反射率方形平凹腔激光模场的有限元分析

利用柯林斯公式和边界有限元方法，将方形球面镜腔的衍射积分方程转化为矩阵方程，并对高斯反射率方形平凹腔的模场分布进行了数值计算。研究结果表明，高斯反射率方形平凹腔具有较好的选模性能，可以应用于高功率激光器以获得高质量的激光光束。     

厄米-双曲余弦-高斯光束通过对称化光学系统的变换

研究了用于厄米高斯光束对称化的光学系统对像散厄米双曲余弦高斯光束的变换。分析了偏心参数和模阶数对变换后的厄米双曲余弦高斯光束对称性的影响,通过大量数值计算说明复杂像散厄米双曲余弦高斯光束对称化的物理意义。