平顶高斯光束及其通过圆孔光阑的衍射

为了研究平顶高斯光束通过圆孔硬边光阑衍射特性,本文从collins公式出发,采用数值模拟的方法,模拟结果表明平顶高斯光束在阶数大于10以后,光强的分布变化不大.平顶高斯光束经过圆孔衍射,孔径大时光强在横截面调制越厉害,但是强度小;孔径小时光强在横截面调制相对小,但是光强度相对大.轴上光强分布在孔径大时随菲涅耳数增大出现增大现象;孔径小时光强在轴上分布随菲涅耳数出现周期性振荡的调制特性.     

超高斯光束经椭圆环光阑的衍射和光束质量评价

本文采用数值计算方法讨论了超高斯光束经椭圆环的的衍射现象。以桶中功率（PIB）、β参数和η参数为远场激光光束质量的评价参数,对超高斯光束经椭圆环光阑后的光束质量作了详细的研究,大量数值计算和物理分析表明,在椭圆环外径一定的条件下,超高斯光束经椭圆环衍射后的光束质量与椭圆环的遮拦比和超高斯光束的阶数有关。     

贝塞尔-高斯光束通过圆孔与圆环光阑的衍射

为了研究贝塞尔-高斯光束通过圆孔硬边光阑和圆环光阑的衍射特性,从Collins公式出发,采用数值模拟的方法模拟出光强分布.模拟结果表明,贝塞尔-高斯光束经圆孔光阑衍射后轴上光强随菲涅耳数F呈周期振荡;贝塞尔-高斯光束经圆环光阑后轴上光强随F呈振动衰减.在F相同时,贝塞尔-高斯光束经圆孔光阑衍射后横向光强分布比经圆环光阑衍射后横向光强分布平滑,孔径越小,光强调制越明显;当孔径与束腰相等时候,横向光强分布与菲涅耳数没有关系.     

高斯光束通过光阑的传输

根据菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式，采用数值方法，详细研究了高斯光束经圆形孔径后的远场传输特性。     

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。     

硬边光阑、超高斯光阑和锯齿光阑的比较研究

以复宗量拉盖尔—高斯(ELG)光束为例,对ELG光束经硬边光阑、超高斯光阑和锯齿光阑的衍射特性作了详细的比较研究。数值计算结果表明,超高斯光阑和锯齿光阑的优点是能有效抑制菲涅尔衍射调制并有较大的填充因子。     

受光阑限制光束衍射场的高阶修正

为了模拟受光阑限制光束衍射场的分布,利用泰勒展开得到了一系列的高阶修正场.随着传输距离z的减少,只需增大到合适的阶数M即可模拟衍射场分布.对于不同的传输距离z,可根据不等式来选择合适的阶数M.以超高斯光束为例,用数值计算例说明理论公式的应用.所得结果对于研究通过光阑衍射光束的传输是有用的.     

平顶高斯光束通过光阑-透镜分离系统的焦移

为了对平顶高斯光束通过光阑-透镜分离光学系统轴上光强分布和焦移进行详细研究,采用Collins公式,通过数值计算,对各个参量对光强分布和焦移的影响进行了分析,得到了精确直观的解析式。结果表明,其光强分布和焦移不仅由平顶高斯光束的阶数N、光束的菲涅耳数Fw决定,还与光阑菲涅耳数Fa、光阑与透镜距离s有关。     

平顶高斯光束通过硬边光阑传输算法的改进

用傅里叶级数和复高斯函数的乘积对硬边光阑的窗口函数进一步拟合,对平顶高斯光束通过硬边光阑光学系统的模拟算法作了改进,并给出了近似解析传输公式.对直接积分Collins公式和使用Wen方法的数值计算结果作了比较.研究表明,只要傅里叶级数项数不少于30,改进后的算法比直接用复高斯函数展开具有更高的计算精度.     

正弦类高斯光束通过硬边光阑的衍射损耗

对新型光束——正弦高斯光束、余弦高斯光束通过硬边光阑时的功率损耗作了详细的计算。比较和分析了计算结果,并对调制参数的影响进行了讨论。     

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。     

宽频带GSM光束经过全息光栅的传输

本文讨论了宽频带ＧＳＭ光束经过全息光栅的传输。理论结果表明，一束ＧＳＭ光束经过振幅分布为正弦分布的全息光栅衍射，得到三束ＧＳＭ光束。即零级衍射光束和±１级衍射光束。零级光束的传播方向与入射的光束方向相同；±１级光束的传播方向偏转了一个角度，并分别对称于零级光束。     

部分相干高斯光通过扩束系统的衍射分析

采用高斯谢尔Gaussian-Sehell模型(GSM)来描述部分相干的准分子激光柬,利用柯林斯(Collins)衍射积分公式和Matlab对部分相干高斯光通过扩束系统的衍射性质进行模拟分析.结果表明,出射激光束随着空间相干参数β的变大,出现亮暗相问环状光束的数目增多,且衍射峰值明显增加.表明空间相干参数对于设计扩束系统及其相关光学系统的重要性.     

高斯光束通过非线性抛物形梯度折射率棒透镜的变换

本文导出了高斯光束通过非线性抛物形梯度折射率棒透镜的变换公式。结果表明,它的变换特性依赖于光功率、入射光束的束腰、物距以及透镜参数。     

Scintillation Reduction by Use of Multiple Gaussian Laser Beams With Different Wavelengths

We study the scintillation index of N partially overlapping collimated lowest order Gaussian laser beams with different wavelengths in weak atmospheric turbulence. Using the Rytov approximation, we calculate the initial beam separation that minimizes the longitudinal scintillation. Further reduction of the longitudinal scintillation is obtained by optimizing with respect to both beam separation and spot size. The longitudinal scintillation of the optimal N-beam configurations is inversely proportional to N, resulting in a 92% reduction for a nine-beam system compared with the single beam value. The radial scintillation values for the optimal N-beam configurations are significantly smaller than the corresponding single beam values     

高斯白噪声经过线性系统后等效带宽特性研究

以随机信号经过线性系统理论为基础,研究了加性高斯白噪声经过滤波器后的带宽特性、等效带宽特性以及两者的关系,推导了以低通滤波器为例的线性系统的带宽和等效带宽公式。分析结果表明,等效带宽是说明线性系统滤波能力的一个重要参数,简单的使用带宽参数代替噪声等效带宽参数将使线性系统输出噪声功率的计算值增加,从而导致系统输出信噪比偏低,影响系统抗噪或滤波性能的评价。     

高斯光束和超高斯光束在空气介质中的成丝特性研究

研究了入射激光光束空间形态对飞秒激光光丝的影响。系统地比较了高斯光束和超高斯光束在空气介质中形成的光丝的特性。理论研究结果表明,在相同的条件下,相比于标准高斯光束,超高斯光束在轴上位置处更有利于获得高的钳制光强以及等离子密度。该研究结果表明,通过改变入射光束空间形态可以实现对光丝特性的调控。在实验上,该方法可以简单地通过在光路中插入圆形光阑,或者利用空间光调制器将传统的高斯光束转变为超高斯光束。     

高斯型激光束在圆孔衍射过程中的光束畸变

由于激光畸变所产生的现象及其形成的物理机制十 分丰富,对畸变激光传输特性的研究已然成为一个重要的光学类课题。对此本文将以激光的 圆孔衍射作为切入,采用Zernike多项式函数拟合相位畸变元件的方法,探讨具有高斯型分布 的激光束在圆孔衍射过程中的光束畸变。进一步分析波长、传播距离及函数的阶数对光束畸 变的影响。结果显示,在畸变影响下,由于相散畸变因子作用导致光束 发生对称性退化,引起光束发生分裂,中心光强位置发生偏移,产生像散和离焦畸变现象。 而Zernike多项式函数中q 值会显著影响畸变中光束发生分裂的数量,且随激光波长和传播距离的增大,其畸变影响增 强,像散和离焦变得越明显。     

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。