1维线阵离轴高斯光束的分数傅里叶变换

为研究非相干的1维线阵离轴高斯光束通过分数傅里叶变换(FRFT)系统的传输特性,利用Collins积分公式,导出了其在FRFT面上的光强分布解析式,并利用此解析式作数值计算和分析。研究表明:非相干的1维线阵离轴高斯光束在FRFT面上的光强分布由FRFT的阶数和子光束数目共同决定,其归一化的光强分布随FRFT的阶数周期性变化,周期为2;子光束数目的大小及其奇偶性对归一化光强分布的影响取决于FRFT的阶数;轴上归一化光强分布也随FRFT的阶数周期性变化,变化周期也为2。

偏心椭圆空心光束通过有光阑的分数傅里叶变换系统的传输特性

利用硬边光阑函数可以展开成有限级次的复高斯函数叠加和Collins积分公式,导出了偏心可控制的椭圆空心光束通过有光阑的分数傅里叶变换系统后的光场分布近似表达式,并利用该表达式对偏心椭圆空心光束在分数傅里叶变换面上的光强分布规律作数值计算和分析.研究表明:分数傅里叶变换面上归一化的光强分布由分数傅里叶变换的阶数p,截断参数u、v以及相对偏心参数|dx|、|dy|共同决定.

余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

为了研究光束在梯度折射率介质中的传输规律,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输的解析表达式,对余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,并进一步讨论了介质梯度折射率系数和调制参数对传输特性的影响。结果表明,余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输时,轴上光强分布呈现周期性变化,横向光强分布受梯度折射率系数和调制参数影响较大。余弦高斯光束传输时具有不稳定性,通过适当调节参数,可在空间某位置实现余弦高斯光束的整形。

平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时的解析表达式,对平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,讨论了介质梯度折射率系数和光束阶数对传输特性的影响。研究表明,平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时轴上光强分布呈现周期性变化,其周期决定于介质梯度折射率系数,而与光束的阶数无关;轴上峰值处的横向光强分布受梯度折射率系数和光束阶数的影响较大,横向光强的最大值随着梯度折射率系数的增大而增大。

椭圆厄米-高斯光束通过含有硬边光阑的分数傅立叶变换

将硬边光阑展开为复高斯函数,利用高斯光阑的ABCD矩阵形式来描述复高斯函数,推导出椭圆厄米-高斯光束通过硬边光阑分数傅立叶变换系统的光强分布近似解析公式.利用该公式对椭圆厄米-高斯光束光强进行了数值计算,研究分数傅立叶变换阶数、厄米多项式模数以及光阑尺寸对光强的影响.

厄米-高斯光束通过光阑的传输特性

对厄米-高斯(H-G)光束通过透射率为高斯分布的硬边光阑的传输特性进行了研究.采用硬边光阑函数可被展开为复高斯函数叠加的方法,推导出了近似的解析传输公式,并对厄米-高斯光束通过薄透镜的光强进行了数值计算.

圆平顶高斯光束在单轴晶体中的传输特性

基于光束在各向异性单轴介质中的傍轴矢量传输理论,导出了圆平顶高斯光束在单轴各向异性晶体中的传输公式,并利用此解析式作数值计算和分析了圆平顶高斯光束在单轴晶体中的传输,研究了各向异性介质对x方向偏振的圆平顶高斯光束偏振特性的影响.研究表明,晶体的各向异性对光束的偏振和圆对称性有较大影响.

分数傅里叶变换面上厄米-拉盖尔-高斯光束的变换特性

为了研究厄米-托盖尔-高斯(HLG)光束在分数傅里叶变换(FRFT)面上的变换特性,利用柯林斯(Collins)公式,导出了其通过分数傅里叶变换系统后,在分数傅里叶变换面上的光强分布解析式。并利用此解析式作数值计算,研究了其在分数傅里叶变换面上的光强分布特性。研究表明,厄米-拉盖尔-高斯光束在分数傅里叶变换面上的光强分布受参量α,模指数m,n和分数傅里叶变换阶数p的影响。光强分布随p和α周期性变化,周期分别为2,2n。此外,厄米拉盖尔-高斯光束通过分数傅里叶变换系统后,光束形状保持不变。

高斯-谢尔模型光束在有色差的分数傅里叶变换系统中的光谱特性

基于柯林斯(Collins)积分公式,导出了高斯-谢尔模型(GSM)光束在有色差的分数傅里叶变换(FRFT)系统中的光谱传输表达式,并以Lohmann Ⅱ型系统为例,通过数值计算与分析,研究了色差大小、分数傅里叶变换阶数、以及相对横向坐标对输出面归一化光谱和相对谱移动的影响。研究表明,相对谱移动随FRFT阶数的变化而改变,色差的大小会影响相对谱移动的大小、光谱跃变发生的位置以及光谱跃变量的大小;相对谱移动随色差的变化而改变,在不同阶数的FRFT系统中,相对谱移动随色差的变化规律各不相同。此外,归一化的光谱和相对谱移动还随相对横坐标的变化而改变。

平顶光束通过湍流大气传输的光谱特性

采用Rytov相位结构函数二次近似的方法,推导出了平顶光束在湍流大气中的光谱传输方程,详细研究了其光谱特性,并给出了合理的物理解释。研究表明,轴上点光谱为蓝移,随着离轴距离的增大,光谱由蓝移逐渐变为红移,轴外点存在多阶光谱跃变现象。随着湍流的增强,光谱位移量和光谱跃变量减小、光谱跃变现象消失。特别分析了平顶光束与高斯谢尔模型(GSM)光束通过湍流大气传输的光谱跃变之间存在的差异。

部分相干电磁厄米-高斯光束通过湍流大气传输的偏振特性

采用相干性和偏振性统一理论,推导出了部分相干电磁厄米-高斯(EHG)光束在湍流大气中传输时偏振度的解析式,并给出了偏振度保持传输不变的条件。研究表明,部分相干电磁厄米-高斯光束的偏振度由大气折射率结构常数、光束相关长度、厄米多项式阶数、光束初始偏振度相关常数和观察点位置共同决定。经过足够长的传输距离后,光束的偏振度将趋于源平面处的初始值,并与光束相关长度、厄米多项式阶数以及湍流的强弱均无关系。电磁高斯-谢尔模型(EGSM)光束通过湍流大气传输时光束偏振度的变化作为所得结果的特例给出。

椭圆高斯光束在单轴晶体中垂直于光轴的传输特性

基于光束在各向异性介质中的傍轴矢量传输理论,导出了椭圆高斯光束在各向异性单轴晶体中垂直于光轴的传输公式,并利用此解析式进行数值计算和分析,研究了各向异性介质对x方向偏振的椭圆高斯光束偏振特性的影响.研究表明,晶体的各向异性对光束的偏振和对称性有较大影响.