刀口法测量高斯光束光斑半径研究

根据高斯光束光强分布公式,讨论了P（x）%/（1-P（x)%)为任意值时,高斯光束光斑半径与刀口-光斑中心距比值及相应的光斑半径的测量误差;根据理论分析结果,在P(x)%为不同值条件下,对基模高斯光束光斑半径进行了实验测量,实验结果与理论分析符合较好。     

刀口法测量激光光斑尺寸大小的实验

光斑尺寸的大小,对于判断该光束的质量,是一个非常重要的参数,本文提供了一种系统简单、操作方便、可靠性较强的测量方法.该方法采用刀口来遮挡光束,使其沿垂直光束轴线的方向进行移动,通过测量光束的能量变化,来达到测量出光斑尺寸的目的.     

刀口法测平顶光斑和高斯光斑半径的新算法

为了测量平顶光斑和高斯光斑的半径,采用刀口法进行了理论分析和实验验证,并且提出了新的迭代算法。刀口的间距与光斑半径存在正比关系,求出了相应的比例系数。在实际测量中,测得刀口的间距后再乘上相应的系数就可以得到光斑半径。结果表明,将迭代法进行推广,可用于求任意已知强度分布式的光斑半径。     

直角刀口法测量激光光束质量

针对当前几种主要的激光光束质量检测方法的优点和不足,本文提出了一种改进的测量激光能量分布的方法.并根据该方法的特点设计了一种先对模拟信号差分后再进行A/D转换的测量电路方案.使用MATLAB对该方法和方案进行仿真分析,证明了该方法能准确还原复杂的能量分布图形和该测量电路能有效提高测量精度.     

刀口法测量拉盖尔-高斯涡旋光斑的理论与实验研究

拉盖尔-高斯(LG0l)涡旋光束携带光轨道角动量,提供了额外复用自由度,可以极大提高光通信容量,实现该涡旋光束光斑半径的精确测量对其应用具有重要意义.刀口法由于廉价、方便、精度高、适用于较大功率的测量等优势,是测量光斑尺寸及束腰尺寸的理想方法.然而,以往刀口法的研究主要集中在基横模高斯光束上,尚缺少关于刀口法对LG0l涡旋光斑的测量研究.本文对基于刀口法的LG0l涡旋光斑尺寸测量进行了详细地理论分析和实验研究.理论分析中给出了刀口法测量LG0l涡旋光束的原理;实验上将螺旋相位板对基模高斯光束调制后产生的光束当作LG0l涡旋光束的近似,并采用刀口法测量了该LG0l(l=0,1和2)涡旋光的光斑;借助Mathematica程序数值拟合了实验测量的横向光场强度分布结果,得到了不同LG0l涡旋光束的光斑半径.根据光斑半径的特点可得出:经低涡旋阶数的螺旋相位板调制之后,基模高斯光束可变为相应涡旋阶数的LG0l涡旋光束,变换前后光斑半径基本保持不变.     

刀口特性对光斑测量的影响

本文从理论上分析了刀口的几何特性与物理特性对微小光斑测量的影响。     

基于数学分析的高斯光束光斑半径测量方法

采用光阑法和光点法测量高斯光束光斑半径时,未对光斑图像进行增强处理,导致测量精准度较低,为了解决该问题,提出了基于数学分析的高斯光束光斑半径测量方法研究。根据高斯光束瞬时辐射照度示意图,求解电场振幅和辐照度时域平均值,从而得到高斯光束光强分布情况。依据分析结果采用数学分析法建立光斑几何模型,重构多维度数据,将重构数据块映射到一个新的坐标系之中,使数据差异性达到最大,并增强处理光斑图像。参考光斑图像增强结果获取光斑边缘特征中的最佳特征点,使用最小二乘法进行边缘拟合,以此来提高拟合精准度,最终完成对高斯光束光斑半径的测量。通过实验结果表明,该方法测量误差最大为230μm,最小为20μm,相比于其他两种测量方法来说测量结果较为精准,充分验证了该方法的可行性与优势性。     

靶面激光光斑尺寸原位测量的研究

提供了一种简便易行的靶面激光光斑尺寸原位测量的方法。从高斯光束的横向光强分布特性出发,建立了激光烧蚀斑半径与辐照激光能量、光斑尺寸、烧蚀阈值间的关系式,模拟分析发现辐照激光光斑尺寸对烧蚀斑半径随辐照能量变化曲线有较大影响。对于脉宽为2 ms,波长为1064 nm的激光,实验测量了不同能量激光辐照下相纸烧蚀斑半径,并用推导出的关系式拟合测量数据,获得了靶面处光斑尺寸和样品烧蚀阈值。同时,也测量了不同位置处的光斑尺寸和样品烧蚀阈值,对高斯光束束腰位置和样品烧蚀阈值的光斑尺寸效应进行了验证。研究结果表明该技术结果可靠,简单高效。该技术可以为高能激光与固体物质相互作用的基础研究和激光加工等应用领域中实现简单方便地测量靶面光斑尺寸提供帮助。     

用有效传输距离表达的高斯光束光斑变换公式

从另一角度导出了有效传输距离的表达式。使用有效传输距离，高斯光束光斑变换公式表示为几何成像因子与衍射发散因子的乘积，具有较大的普遍性。     

90/10刀口法测量激光高斯光束束腰的实验研究

利用90/10刀口法测量高斯激光光斑尺寸及光束束腰尺寸,克服了传统方法过程繁杂的缺点,精度高、效率高,操作简单.     

90/10刀口法测量高斯激光光束束腰的两种计算方法

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是衡量激光器性能的重要参数.本文利用90/10刀口法测量高斯激光光斑尺寸及光束束腰尺寸,给出了两种计算方法,克服了传统方法过程繁杂的缺点,精度高、效率高,操作简单.     

平面近场测试高斯波束束腰半径的方法

高斯波束理论广泛应用于准光学、毫米波领域,束腰半径作为高斯波束最重要的参数,在工程应用中具有重要价值,有必要对其进行精确测量。提出了一种基于平面近场测试高斯波束束腰半径的方法,对准光学、毫米波装置的出射波束进行平面近场测试,根据采集的近场数据,反演远场方向图计算出束腰半径大小。进一步对近场电场数据进行高斯函数拟合及后处理,并利用高斯波束传输理论计算出束腰半径位置。本方法完全借用平面近场测试条件,通用性好,特别是解决了大口径装置束腰半径难以测试的难题。     

偏心椭圆高斯光束

在椭圆高斯光束横坐标中引入复数偏移量,将其推广为偏心椭圆高斯光束。在垂直于ｚ轴截面内强度分布仍然是椭圆高斯函数分布,在传播方向上光束峰值强度沿直线分布,波前也存在横向位移。对偏心椭圆高斯光束经一阶光学系统的变换关系进行了定量推导。对传播方向偏离ｚ轴的椭圆高斯光束经薄透镜传播时的特例进行了讨论。     

高斯光束等价光线追迹的新方法

提出一种输入和输出空间参考平面取在物象共轭平面处的高斯光束等价光线追迹的新方法,不仅可处理实际复杂光学系统高斯光束的传输和变换,而且能方便地算出象散、场曲和畸变等象差。     

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。     

椭圆高斯光束的衍射和象差

从惠更斯－菲涅耳原理出发,采用数值积分方法分析了会聚椭圆高斯光束焦点附近的三维光分布状态,讨论了按照均匀光波球差最佳校正形式对椭圆高斯光束进行象差平衡时的中心点亮度变化,研究表明,在工程实际中,采用普通光学系统的象差平衡理论对半导体激光光学系统进行设计是完全可行的。     

高斯光束经矩形孔径的衍射效应

从惠更斯一菲涅耳原理出发,在菲涅耳近似和夫琅和费近似的条件下,全面讨论了矩形孔径对会聚和准直高斯光束的对称和非对称一维切割的各种衍射效应,得出有实用价值的结论。     

会聚高斯光束光轴上的光场强度分布

根据惠更斯一菲涅耳原理，推导出会聚病折光束经圆形孔径衍射后光轴上的场分布及强度分布表达式。讨论了轴上点光强最大值相对会聚高斯光束束腰的偏移量同衍射孔径及高斯光束参数的关系。