部分相干双曲正弦-高斯光束的传输和聚焦特性

为了研究部分相干双曲正弦-高斯(SHG)光束通过像散透镜的传输和聚焦特性,利用部分相干光的传输公式,推导了光束通过像散透镜后光强分布解析的表达式,并据此得到了光束束腰宽度、远场发散角和M2因子的解析表达式,并对光束强度分布和束腰宽度进行了数值计算和分析。结果表明:部分相干ShG光束聚焦的光强分布与像散系数C6,空间相干参数,离心参数a,菲涅耳数Nw和位置(x,y,z)有关。像散导致x和y方向束宽不同。但M2因子与像散无关,并随相干性的增加和离心参数的减小而减小。适当改变像散和空间相干性,在几何焦面和其它位置可实现部分相干ShG光束的空间整形。     

光束的二阶矩矩阵和M2因子

基于4×4二阶矩矩阵,对一般光束的M2因子和本征像散a作了研究,得出复杂像散光束、旋转简单像散光束、准直简单像散光束和无像散光束等一些典型光束的M2因子和本征像散的解析公式,并作了分析。研究表明,一般而言,扭曲会引起本征像散的增加,但却不会影响M2因子。     

像散对聚焦正弦-高斯光束参数的影响

应用二阶矩法推导出了正弦-高斯光束通过像散透镜后束宽的解析表达式.通过数值计算对正弦-高斯光束通过像散透镜后的光束参数,例如束宽和远场发散角的相对误差进行了研究.结果表明:像散使x方向与y方向的束宽一般不相等,束宽的相对误差在传输距离z上存在零点,但x方向与y方向零点的位值不相同;几何焦面上x方向与y方向束宽的相对误差...     

复杂像散高斯光束的并合光束特性

利用Wigner分布函数 ,对复杂像散高斯光束的并合问题进行了详细研究 ,得到了相干和非相干并合光束的光强分布和M2 因子的解析表达式。解析结果和数值计算均表明 ,并合光束的特性与子光束数目、相对间距和几何排布等因素有关。以光束传输因子 (M2 )作为标准时 ,相干并合光束质量优于非相干并合 ;以桶中功率 (PIB)作为标准时 ,相干并合光束质量并不总优于非相干并合。     

激光束的参数描述

基于对激光束按空间对称性和空间相干性的分类,对激光束的参数描述进行了研究.以有扭曲的各向异性高斯-谢尔模型光束、有扭曲的各向同性高斯谢尔-模型光束、各向异性高斯-谢尔模型光束、旋转简单像散高斯-谢尔模型光束、准直简单像散高斯-谢尔模型光束、各向同性高斯-谢尔模型光束、复杂像散高斯光束、旋转简单像散高斯光束、准直简单像散高斯光束和无像散高斯光束为典型例,对它们的分类和独立特征参数的数目作了详细分析.对一些相关问题也作了讨论.     

像散透镜对超高斯光束的变换特性

利用广义惠更斯菲涅耳衍射积分,并考虑像散的影响,对超高斯光束通过像散透镜后的传输特性作了数值计算和讨论,得出一些新的结论.以桶中功率为参数分析了像散超高斯光束的光束质量,并以数值计算例加以说明.     

复杂像散高斯光束的变换特性

强调了分析复杂像散高斯光束时应注意的一些重要问题。然后,通过数值计算以典型例说明复杂像散高斯光束与常规圆高斯光束和简单像散光束完全不同的变换特性,即:对复杂像散高斯光束,束腰不一定位于等相面曲率半径为无穷大的位置,并且,即使在自由空间中传输,也可能有几个束腰。     

随机电磁光束通过像散光学系统后的偏振恒定性

基于高斯-谢尔模型光源模型及柯林斯衍射积分公式,通过近似求解得到了随机电磁光束通过像散光学系统传输后其偏振度保持恒定的充分条件。解析结果及数值模拟仿真结果均显示,当光学系统像散系数足够大且与光源参数存在一定的制约关系时,光束传输后参考平面处偏振度保持恒定并且与光源处初始偏振度相同。该充分条件的成立性不受光学系统元素及传输距离等其他因素的制约,因此具有一定的独立性。该充分条件对于光学系统偏振成像及光路偏振探测等实际应用工程具有潜在的理论参考价值。     

像散透镜对双曲余弦-高斯光束参量的影响

为了进一步研究双曲余弦-高斯光束的特性,从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式出发,对双曲余弦-高斯光束通过像散透镜后的光束参量,例如束宽和远场发散角的相对误差作了研究.结果表明,束宽和远场发散角的相对误差与像散因子C2,偏心参量α,瑞利长度z0以及透镜焦距f等有关.几何焦面上x和y方向束宽的相对误差与像散系数C2和偏心参量α变化相同,而在像方束腰处两方向相对误差变化迥异.此外,束宽的相对误差还与传输距离z有关.因像散影响,在x和y方向远场发散角一般不相等,并且还与偏心参量α有关.     

部分相干光通过像散透镜的聚焦特性

从部分相干光的传输理论出发,推导出高斯 谢尔模型(GSM)光束表示的部分相干光通过像散透镜后光强分布的解析表示式,并进行了数值计算。研究结果表明,像散影响部分相干光的聚焦特性。与没有像散情况比较,像散使部分相干光轴上最大光强的位置移动,导致实际焦点的光强减小。     

半导体激光器线阵光束扭转对称化的实验研究

利用双焦望远系统和扭转柱透镜系统实现了半导体激光器线阵(LD-bar)的扭转对称化，对称化后的光束在x和y两个方向的光束宽度、发散角和光束参量积接近相等，极大地改善了半导体激光器线阵光束的不对称性和像散特性，进行了以上变换的理论分析和实验研究。作为应用实例．用对称变换后的光束进行了抽运固体激光器的实验，激光器基模输出的效率比用不变换前的光束有明显提高。     

激光束的分类

对激光光学中一个十分有意义的论题,即激光束的分类作了综述和分析。基于二阶矩方法和维格纳分布函数,激光束可以按照其空间对称性分为无像散光束、简单像散光束和复杂像散光束。另一方面按空间相干性激光束可分为部分空间相干光和完全空间相干光。对各类激光束的独立特征参数及其联系作了分析。     

内光路中大气吸收对远场光束质量的影响

采用桶中功率、β参数、像散参数、Strehl比和光束重心位置等参数描述远场光束质量,研究了在内光路中进行气体吸收对远场激光光束质量的影响,并与内光路中有横向吹风存在情况作了比较.用自编四维仿真程序进行了数值计算和物理分析.研究表明,随着吸收系数的减小或风速的增大,远场光束的峰值光强明显增强,可聚焦能力大大提高.但横向吹风会引起像散.     

一种利用像散腔测量热透镜焦距的方法

给出一种测量激光器稳定运转时增益介质中热透镜焦距的方法。像散腔在确定的腔型参数下,存在一个辅助透镜(等效为热透镜)使子午面和弧矢面内的光束参数相同,利用ABCD矩阵理论建立起此时的像散稳定腔腔长与辅助透镜的关系。按此腔型搭建谐振腔后,通过直接观察激光器输出光斑的形状就可获得腔长与抽运功率的关系;通过腔长建立起腔长、热透镜焦距与抽运功率的关系后,即可得到不同抽运功率下增益介质的热透镜焦距大小。     

内含介质的正交柱面一柱面镜象散腔

本文用矩阵光学的方法研究了内含介质的正交柱面一柱面镜象散腔。给出了显示象散作用的腔稳定图和稳定腔模参数公式，并作了数值计算。本文还研究了其光束传播特性，并讨论了其象散补偿问题