超短啁啾脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束的传输式

为了研究超短啁啾脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束合理的物理模型和光束参量对物理模型的影响,采用复振幅包络表示式和复解析信号表示式推导了这类脉冲光束的复振幅包络解和复解析信号解。对复振幅包络解奇异性的产生进行了详细分析,讨论了脉冲啁啾、脉冲宽度和模式对复振幅包络解奇异性的影响。计算结果表明,当脉冲光束存在啁啾时,啁啾量越大,复振幅包络解的奇异点位置离光束中心越近,而复解析信号解在任意大小啁啾的情况下都不存在奇异性;对于啁啾量相同的脉冲,脉冲宽度越小或模指数越大其奇异性位置离光束中心越近。因而要建立激光光束合理的物理模型必须根据光束参量采用合适的研究方法。     

几周期啁啾高斯脉冲的时域特性研究

研究了带有线性啁啾的几周期高斯脉冲的主要时域特性 ,分析了载波相位对啁啾脉冲的影响。结果表明啁啾在很大程度上增大了载波相位发挥作用所对应的脉宽范围 ,并且相位对啁啾脉冲的作用比对无啁啾的情况更加显著。     

不同脉宽的啁啾脉冲高斯光束载波相位漂移研究

为了研究不同脉宽情况的线性啁啾脉冲高斯光束在传播方向和横截面内的载波相位变化分布,采用数值研究方法,对载波相位在传播过程中的变化进行了研究。由数值研究可知,在传播方向上,不同脉宽的脉冲光束,从负无穷远到正无穷远将经历π相位变化,并在正无穷远处渐尽于-π/2;在传播距离越远的平面,其载波相位变化量越小,且其变化量为0的位置r越小。结果表明,载波位相变化的特点主要由波前和相位曲率半径的关系决定。     

啁啾高斯脉冲在光纤中传输的脉冲展宽研究

通过求解非线性薛定谔方程,研究了线性光纤中色散导致的具有初始频率啁啾的高斯脉冲展宽的详细物理过程。得到高斯脉冲在光纤中色散所致的脉冲展宽的特性,啁啾因子对脉冲展宽的影响,并讨论了光纤色散对不同宽度脉）中的影响,对色散补偿等技术的研究具有一定的参考价值。     

啁啾对双曲正割脉冲光束空间强度分布的影响

从傍轴波动方程出发,给出了啁啾双曲正割脉冲光束在自由空间中的传输方程,研究了啁啾对双曲正割脉冲光束空间强度分布的影响。结果表明,在初始位置初始时刻啁啾对双曲正割脉冲光束空间强度的分布没有任何影响,但会影响脉冲前后沿的空间强度分布。当双曲正割脉冲光束传输以后,啁啾对双曲正割脉冲光束空间强度的分布影响很大,只要啁啾系数足够大,对于脉冲宽度大于一个甚至是几十个光波振荡周期的双曲正割脉冲光束同样存在空间奇异性。啁啾系数的大小和符号对双曲正割脉冲光束空间强度的分布有不同的影响。     

高功率啁啾高斯脉冲在光纤中传输的形变研究

从光纤广义非线性薛定谔方程出发,定义了用于衡量脉冲形变大小的脉冲形变因子,定量地分析了在传输过程中脉冲形变因子、临界长度、临界功率及初始啁啾之间的关系。结果表明:在传输过程中,当入射脉冲的峰值功率一定时,正啁啾脉冲的形变比负啁啾脉冲和无啁啾脉冲的形变小;当脉冲的初始啁啾一定时,脉冲传输的临界长度随着传输功率的增加而降低,且随着功率的增大,不同初始啁啾脉冲的临界长度趋于一致;在传输距离一定时,临界功率与初始啁啾呈线性变化,且啁啾的漂移对正啁啾脉冲的临界功率影响较大。     

初始啁啾对高斯脉冲形成光孤子的影响

本文通过解薛定谔方程分别研究了线性光纤中色散导致具有初始频率啁啾的高斯脉冲展宽的详细物理过程和非线性光纤中自相位调制导致光脉冲频谱展宽的详细物理过程 ,得到高斯脉冲在光纤中群速度色散所导致的频率啁啾在反常色散区是下啁啾 (负啁啾 ) ,与脉宽的关系是线性的 ,自相位调制所产生的频率啁啾是上啁啾 (正啁啾 ) ,在脉冲的中心部分近似为线性 ,当CPβ2 <0时 ,脉冲有一个初始窄化的阶段等结论。最后用计算机模拟光孤子传输估算出形成孤子的初始啁啾范围值。     

啁啾指数脉冲的非线性传输研究

数值研究了初始线性啁啾指数光脉冲在单模光纤反常色散区的非线性传输特性,并将这种特性与双曲正割脉冲的相关特性作了比较.脉冲振幅A=1时,负啁啾对脉冲时域宽度展宽的影响比正啁啾大;指数脉冲受啁啾影响比双曲正割脉冲更敏感.A＞1.2时,脉宽在演化过程中呈周期性衰减振荡,振荡周期和振幅随啁啾|C|(|C|≤2)的增大而增大,最后能演化成光孤子.脉冲演化成光孤子所需的最小振幅A比啁啾双曲正割脉冲的大.     

单模光纤中高斯脉冲无啁啾稳定传输

在分析单模光纤群速度色朦胧（GVD）效应和自相位调制（SPM）效应相互作用的基础上，导出GVD和SPM共同作用引起的啁啾表达式，全面分析了色散长度LD、非线性长度LNL与啁啾变化的关系。结果表明：随着LD/LNL的不同，啁啾特性有着显著变化，当N=LD/LNL=1，即实现了单模光纤中群速度色散效应与非线性效应相互作用所致啁啾的最佳匹配，通过控制脉冲输入功率，可望实现高斯光脉冲无啁啾的稳定传输。     

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.     

部分相干脉冲光束的M2因子

研究了部分相干超短脉冲光束的M2因子。从时空维格纳分布函数出发,以高斯-谢尔(GSM)脉冲光束为例,导出部分相干超短脉冲光束的M2因子公式。给出了空间完全相干高斯脉冲光束和准单色高斯-谢尔脉冲光束的M2因子。由于受脉冲光束带宽及空间相关度的影响,高斯-谢尔脉冲光束的M2因子总是大于1。研究结果表明,M2因子随脉冲光束带宽的增大而增大,随空间相关度的增大而减小。此外,对于啁啾高斯-谢尔脉冲光束,M2因子还随啁啾参数的增大而增大。     

受光阑限制离轴高斯光束的解析传输

激光束的传输特性在激光技术应用中有着重要的意义。光束的解析传输问题是激光光学中的难点之一。从Collins公式出发，详细研究了离轴高斯光束(OAGB)通过有光阑近轴ABCD光学系统的传输特性，推导出了受硬边光阑、高斯光阑或余弦光阑限制的离轴高斯光束通过近轴ABCD光学系统的解析传输公式，并讨论了硬边光阑、高斯光阑或余弦光阑之间的关系。数值计算证明了所得公式的正确性和优点。分析了求解受多光阑限制的激光束通过近轴ABCD光学系统的解析传输公式的困难性，结果表明，其困难性在于受单光阑限制激光束的解析传输公式中含有误差函数。     

超短脉冲在远场的时空特性

将在时间和空间上为高斯型的超短脉冲分解成不同时间频率的高斯光束．详细地分析了其远场由于时空耦合引起的光谱频移、波前弯曲等复杂的时空特征。     

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。     

窄带和宽带双曲正割脉冲光束的解析传输式

从近轴波动方程出发推导了窄带和宽带双曲正割脉冲光束的解析传输公式。通过数值计算比较了分别采用复振幅包络(CAE)表示式和复解析信号(CAS)表示式得到的脉冲光束，得出了选择脉冲光束研究方法的条件。结果表明复振幅包络表示式得到的解会存在空间奇异性，使光束出现不符合物理意义的非光束行为。对于宽带光束，复振幅包络解的奇异点的位置距离轴中心较近，使复包络解不能正确表示脉冲光束，而对于奇异点位置远离轴中心的窄带光束，对脉冲光束产生的影响可以忽略。因此，窄带脉冲光束可以采用复振幅包络和复解析信号两种表示式来研究，而对于宽带脉冲光束，必须采用严格的复解析信号表示式。     

空心高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

利用柯林斯公式推导出空心高斯光束在梯度折射率介质中的传输公式,并利用此解析式进行数值计算和分析,讨论了梯度折射率介质对空心高斯光束传输特性的影响。结果表明,介质梯度折射率对空心高斯光束的传输性质有较大影响。     

远场的薄色散介质对超短脉冲的影响

时空耦合效应导致超短脉冲在远场频谱分布的复杂性。这种复杂性使放置于远场的薄色散介质对光脉冲同时产生时间展宽和波前弯曲等变化。同时给出了解析结果和数值计算实例。