余弦高斯光束被无光阑透镜聚焦后的焦开关

研究了余弦高斯光束通过无光阑透镜后的焦开关现象.推导出了轴上最大光强位置满足的一元三次方程和相对跃迁量公式,并做了大量的数值计算.研究表明,当光束参数β>1时,聚焦余弦高斯光束会有焦开关现象出现.     

相位调制双曲余弦高斯光束的梯度力

分析了同心分区相位板对双曲余弦高斯光束的梯度力的调制效应。模拟结果表明相位板可以调节焦点区域梯度力的分布,通过改变相位板的各个区域半径的大小,可以改变梯度力的分布形式,同时会出现多个光陷阱,光陷阱的形状也会发生非常明显的变化,改变相位板的相位变换量,可以使光陷阱移动,相位变换量从π增大到2π的过程中,其梯度力的演化形态和光陷阱的移动方向与相位变换量从0增加到π的过程中梯度力的演化形态和光陷阱的移动方向相反,这种相位板可用于构建可控光镊。     

余弦高斯光束的传输特性

对新型光束——余弦高斯光束在无光阑情况下自由空间的传输及通过薄透镜的传输和聚焦特性进行了分析计算.给出了在自由空间传输及通过薄透镜聚焦场的解析式,以及轴上光强和相对焦移的解析表达式,并对计算结果进行了比较.     

余弦平方-高斯光束通过像散透镜的焦开关

为了研究余弦平方.高斯光束通过像散透镜后的焦开关现象,应用Collins公式推导出了聚焦余弦平方-高斯光束轴上光强分布的表达式,通过数值运算得到了像散参量对轴上光强分布的影响.结果表明,在给定光束参量和光束菲涅耳数的条件下,光束入射面位置不同时,余弦平方-高斯光束通过像散透镜后的相对焦移随像散参量变化而变化,确定了在此...     

非傍轴余弦平方-高斯光束的传输特性

基于功率密度的二阶矩方法,数值模拟研究了非傍轴余弦平方-高斯光束的束宽、远场发散角和M2因子.计算结果表明:1)束腰宽度W0(0)随w0/λ的增大而增大.当w0/λ较大(w0/λ≥0.5)时,束腰宽度随着偏心参数的增大而减小. 2)当w0/λ→0时,远场发散角趋于渐近值θ0max=63.435°,与偏心参数α无关.3)在非傍轴范畴,余弦平方-高斯光束的M2因子不仅与偏心参数α有关,而且还与初始束腰宽度和波长之比w0/λ有关.当w0/λ足够小时, M2因子可小于1.对给定的偏心参数α,M2因子随w0/λ的变化并非总是单调的.M2因子随w0/λ的增大而增大,当达到最大值后又逐渐减小,最后渐近趋于一稳定值.     

聚焦异常空心光束的焦移

基于柯林斯衍射积分公式推导出了异常空心光束通过薄透镜聚焦后的解析表达式。运用导出公式,通过数值计算分析了异常空心光束聚焦区域的光强分布,并对异常空心光束的焦移特性进行了研究,详细讨论了光束有效菲涅耳数、光束形状和光腰位置对焦移的影响。研究结果表明:聚焦异常空心光束的轴上光强最大点不与几何焦点重合,而是偏离几何焦点。通过选择合适的光束参数和光学系统,异常空心光束将发生异常空心光束的焦移,其焦移量不仅依赖于光束有效菲涅耳数,而且依赖于光束椭圆率以及光束入射面与透镜的距离。     

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。     

高斯光束经径向梯度折射率透镜的变换特性

本文导出高斯光束经径向梯度折射率透镜的正确变换公式,深入分析变换特性,以探讨对激光仪器设计有实用价值的规律。     

厄米余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,对梯度折射率介质中的厄米余弦高斯光束传输特性进行了研究,得出了在梯度折射率介质中厄米余弦高斯光束的光场表达式,并利用此表达式作数值模拟,研究了梯度折射率介质对厄米余弦高斯光束传输特性的影响。结果表明:光强在轴上分布呈现空间周期性变化,最大光强位置与梯度折射率系数β有关;随着调制参数α的增大,轴上最大光强逐渐减小而且出现了空心分布。在同一传输面上横向光强随梯度折射率系数β增加,先增大后快速减小;并且发现调制参数α变大,光强不变,但是束腰宽变窄。     

高阶双曲余弦高斯光束的传输性质

引入了高阶双曲余弦高斯光束,结果表明这类光束在一定参数条件下呈现平顶光束特征。这类光束可用偏心高斯光束或双曲余弦高斯光束的相干叠加而得到,因而也是傍轴波动方程的解,并讨论了它们在一阶光学系统中的传播性质。     

平顶高斯光束通过透镜序列的传输特性

基于平顶高斯光束通过无光阑限制的ABCD光学系统的传输公式,对平顶高斯光束在透镜序列中的传输作了研究,并给出了数值计算例.     

扭曲高斯-谢尔模型光束通过有限尺寸透镜的聚焦特性

用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分对扭曲高斯-谢尔模型光束通过有限尺寸透镜的聚焦特性作了详细研究。数值计算结果表明,扭曲高斯 谢尔模型光束的聚焦特性与系统菲涅耳数、光束截断参数、光束相干参数以及扭曲参数等有关。     

平顶高斯光束通过光阑透镜的焦移

从Collins公式出发,研究了平顶高斯光束通过光阑透镜的焦移,并用大量数值计算例予以说明。研究表明,截断平顶高斯光束的焦移不但由光束的阶数N、光束菲涅耳Fw决定,还与孔径菲涅耳数Fa有关。与无光阑情形比较,对于光阑透镜,即使在Fw很大的情况下,仍然存在焦移。     

基于M-Z干涉的相干高斯光束远场干涉图样研究

为了使远场相干光斑分布及干涉图样的条纹间距和条纹对比度满足激光主动相干探测的要求,对基于马赫-曾德尔干涉原理的相干光发射装置发出的相干高斯光束在远场的扫描相干光场分布特性进行了分析,推导了高斯光束远场扫描相干光场的解析光强分布公式,得到了高斯光束远场扫描干涉图样。利用物理光学相关原理推导了远场的相干光光程差、干涉图样的条纹间距以及条纹对比度的表达式。数值仿真分析了马赫-曾德尔干涉光发射装置的分束镜旋转角度、探测距离和扫描角速度对远场相干光强分布特性的影响,得到了这几个物理量之间的定量关系。结果表明,远场扫描相干光强分布主要受到分束镜旋转角度、探测距离和发射装置扫描角速度等参量影响;干涉光发射装置的分束镜旋转角度同时影响远场接收屏上干涉图样的条纹间距及条纹对比度。该研究结果对实际探测中如何选取分束镜的旋转角、使其在满足条纹间距目标尺寸要求的前提下,适当调节旋转角度,获得尽可能大的条纹对比度是有帮助的。     

高斯光束通过环状球差透镜后的光束质量

以桶中功率(PIB)及β值为光束质量评价参数,分析了环状球差透镜的遮拦比、球差系数等参数对高斯光束光束质量的影响。值得指出的是:(1)由于焦移,在实际焦面比几何焦面上可得到更大的PIB;(2)适当选用负球差环状透镜可实现β1,于是可获得比通过无球差环状透镜更高的能量集中度。     

空心高斯光束通过光阑透镜系统的传输特性

为了研究空心光束通过硬边光阑透镜傍轴ABCD光学系统后的传输特性,利用柯林斯衍射积分公式,推导出了空心高斯光束通过受圆孔硬边光阑限制的傍轴ABCD光学系统的传输公式,所得公式可用来描述空心高斯光束通过任意傍轴ABCD光学系统的传输.研究了光阑、透镜以及光阑透镜系统对空心高斯光束传输特性的影响,并用数值例做了详细说明.结果表明,光阑和透镜均会使光束的光场分布向源平面前移,光阑会破坏空心高斯光束的空心性,而单纯的透镜只改变光场分布,不会破坏光束的空心性.这一结果对于空心光束的产生和应用有理论指导意义.     

高斯光束通过含硬边光阑复杂光学系统的传输

使用矩阵分解方法,推导出了高斯光束通过内含硬边光阑ABCD光学系统的解析传输公式,并作了物理分析。以高斯光束通过空间滤波器所作的数值计算为例对理论结果进行了说明。对进一步的推广应用亦作了讨论。     

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.