振幅调制平顶光束在靶腔内的光强分布特性

推导出了平顶高斯光束经有限个小尺寸振幅调制型缺陷调制聚焦后,激光间接驱动聚变靶腔内及腔壁的光场分布解析式,详细研究了缺陷尺寸和调制幅度等因素对光强分布的影响,并进一步研究了入射角度对调制光束在腔壁上投影衍射光场的影响。结果表明：缺陷尺寸越大,缺陷调制幅度越大,光束受到的扰动越明显,调制光场恢复为平顶高斯分布所需的传输距离越远;当光束的入射角小于10°时,光束到达腔壁前经过的路径较长,调制后的平顶高斯光束在腔壁上投影的光斑往x轴方向扩散,缺陷引起的光强扰动变化明显减弱,光斑强度整体下降。     

高斯光束焦深分析

对聚焦激光光束焦深的不同定义作了比较分析，并对基摸高斯光束的光强分布作了数值计算，作出了等光强分布曲线．同时对高阶模情况也作了一定分析．对不同情况下激光光束焦深的合理选用进行了讨论．     

同轴分区相位板对双曲余弦高斯光束的焦深调制效应

研究了同轴分区相位板对双曲余弦高斯光束焦点区域光强分布和焦深的影响.相位板由三个同心圆域组成:中心圆区,内圆环,外圆环.其相位变化分别是0,φ,0.即内圆环的相位变化是可调的.模拟结果表明焦点区域光强分布形状随着各区域半径的改变而变化.增大内圆环的外半径,焦深沿轴向变大,相位板可以调节光学焦深,并且可调的范围很大.内圆环的相位变化也影响焦深的大小,当相位变化φ为π时,焦深的变化效果达到最大值.     

有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射特性

用惠更斯-菲涅耳衍射积分对有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射作了研究,并与经圆孔硬边光阑的衍射作了计算比较.另外讨论了锯齿光阑参数对有振幅调制光束衍射特性的影响.结果表明,锯齿光阑有较大的填充因子,能抑制轴上光强的衍射调制,并降低横向光强分布的不均匀性.     

有振幅调制和位相畸变光束的聚焦特性

用广义惠更斯－菲涅耳衍射积分和统计光学方法对有振幅调制和位相畸变光束的聚焦特性作了详细研究，并对有位相畸变光束的光束质量Ｍ２因子作了分析     

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通过透镜的聚焦特性

利用惠更斯-菲涅尔衍射积分公式导出了部分相干平顶高斯光束(PCFGB)经过ABCD光学系统的传输公式.进一步导出了PCFGB经透镜聚焦后的任意z处、焦面处、聚焦场轴上的光强分布公式和等效束宽传输公式,并进行数值计算及分析.研究结果表明,PCFGB经透镜聚焦后的传输过程中,光强分布的平顶部分不会消退,并随着阶数N增加和菲涅耳数Nw减小,等效束宽增大,平顶化程度越好;任意z截平面处的光强和焦移量与阶数N无关,但随Nw的增加,其光强成倍增大、焦移量却减小.     

高斯光束的偏心分布

本文人正常高斯光束的复振幅表达式出发，通过傍轴光波传输公式，得到偏心高斯光束的复振幅和光强分布表达式以及数值模拟光强分布曲线，并与正常高斯光束光强分布的对称性进行了比较。     

平顶多高斯光束通过ABCD光学系统的传输特性

利用广义惠更斯一菲涅耳衍射积分公式,研究了平顶多高斯光束通过ABCD光学系统的传输特性,推导出光强分布的解析式.以透镜系统为例,给出了平顶多高斯光束聚焦场轴上的和焦面处的光强分布表达式,并对其光强分布进行数值计算及分析.研究结果表明,平顶多高斯光束的聚焦特性与阶数N以及透镜系统的菲涅耳数Nw等有关,随着平顶多高斯光束的阶数N的增大或透镜系统的菲涅耳数Nw增大,轴上和焦面上的光强迅速增大、聚焦光斑减小、焦移量迅速减小.     

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。     

激光光束的整形技术

本文简要概括了激光光束整形技术的发展和研究现状。就几种典型的光束整形技术,如非球面透镜组整形、微透镜阵列整形、衍射光学元件整形、双折射透镜组整形、液晶空间光调制器和圆锥镜等整形技术作了分类评述和讨论。介绍了各种整形的技术特点和实现方法,指出了这些整形技术尚待解决的一些问题,并展望了它们的可能应用领域和发展前景。     

衍射微柱透镜焦深和焦移特性的矢量分析

当衍射光学元件的特征尺寸可以与照射光波长比拟时,必须考虑光波矢量衍射特性。利用矢量分析方法——二维时域有限差分法(FDTD)对有限口径衍射微柱透镜的焦深和焦移特性进行严格矢量分析,与传统标量分析方法的结果进行了详细比较。分析给出TE波垂直入射情况下衍射微柱透镜焦深和焦移与透镜F数的关系,结果表明,微柱透镜的焦移量要大于标量分析结果,而二者得出的焦深量基本一致,这些结论对衍射微透镜的设计和实际应用有一定指导意义。同时分析了透镜面型量化对焦深和焦移的影响,讨论了矢量分析方法的数值色散、计算空间吸收边界的设置和FDTD计算区稳定电磁场向观察面的传播算法。     

相控阵声束焦距深度与晶片数目的优化研究

相控阵技术的突出优点包括实现灵活聚焦和激发孔径的自由选择。相控阵技术在实际检测过程中聚焦深度一般会固定但是其聚焦深度与激发孔径的大小（即激发晶片数目的多少）之间具有复杂的相互关联和制约关系。因此基于相控阵声束形成及聚焦的原理,采用32阵元线型阵列换能器,通过实验方式研究了聚焦深度为10～50mm时激发孔径的最佳范围。研究结果希望会对今后的相控阵检测起到重要的参考价值。     

余弦平方-高斯光束的双焦开关和焦平面

为了研究余弦平方-高斯光束通过无光阑透镜后的聚焦特性,采用Collins公式推导了聚焦余弦平方-高斯光束轴上光强分布公式,并利用空间2阶矩法求得光束束腰宽度的解析表达式。通过数值方法研究了轴上光强的双焦开关现象和由束腰所在焦平面的焦移现象,得到了这两种现象随光束参量b、相对入射距离s'及菲涅耳数NF的变化关系。结果表明,只有b1时才出现双焦开关现象,而实际焦平面在s'≠1时存在焦移。     

“孔雀眼”波带片的长焦深特性研究

基于能量守恒原理,利用追迹法、计算机编码设计了用作长焦深元件的“孔雀眼”波带片。对其作为长焦深元件的两个重要参量——轴向光强分布和沿轴向一定范围内聚焦中心光斑大小的变化进行了模拟分析,得出了沿轴向一定范围内聚焦中心光斑大小基本恒定的结论。进行了实验验证,为实际应用这种长焦深元件提供了依据。     

拉盖尔－高斯光束的聚焦特性

使用Ｃｏｌｌｉｎｓ衍射积分公式，推导出无光阑限制情况下，聚焦拉盖尔－高斯光束的相对光强增量和焦移。对有光阑限制的拉盖尔－高斯光束作了详细的数值计算以说明其聚焦特性。     

激光束空间整形的研究现状

阐述了对激光器输出光束进行空间整形的必要性,介绍了目前常用的一些典型的光束整形方法和器件,并分析了各种方法的优点和缺点.     

高斯-谢尔模型光束通过聚焦光学系统的偏振特性

为了研究高斯-谢尔模型光束的偏振特性,采用交叉谱密度矩阵的方法,研究了该光束通过聚焦光学系统的偏振特性,得到了完全偏振和完全非偏振光束保持偏振度不变的条件,并给出了通过聚焦光学系统后传输平面偏振度实现均匀分布的条件。结果表明,聚焦光学系统中偏振度在焦点位置附近有明显的起伏变化;焦点位置上的偏振度等于其在自由空间传输时的远场稳定偏振度。该研究对激光传输领域具有重要的理论和现实意义。