厄米-高斯光束通过硬边光阑的自由传输特性

应用Collins公式和硬边孔函数能拓展成一组有限复高斯函数的和的方法,研究得出厄米-高斯(Herm ite-Gaussin)光束通过硬边光阑自由传输特性的近似解析解。最后,用Mat-lab软件进行一些数值模拟。研究和模拟结果表明:自由传输特性与光束的参数、光学系统的参数、孔的大小和孔的间距均密切相关。其结果可推广到其它光阑,并对控制光束和光学系统设计具有一定的参考价值。

受光阑限制厄米-余弦-高斯光束的解析传输公式

从Collins公式出发 ,推导出了厄米 余弦 高斯光束通过有硬边光阑近轴ABCD光学系统传输的递推公式。由递推公式 ,借助迭代算法 ,得出受光阑限制的任意阶厄米 余弦 高斯光束的解析传输公式。数值计算例证实了解析传输公式的正确性和优点。

拉盖尔-高斯光束通过有硬边光阑光学系统的传输

采用将硬边光阑展为有限个复高斯函数之和的方法 ,得到了拉盖尔 高斯光束通过有硬边光阑近轴ABCD光学系统中传输的近似解析公式 ,作了数值计算以说明传输公式的应用 。

厄米-高斯光束通过硬边光阑光学系统变换的近解析传输公式

将硬边光阑门数函展开成复高斯函数,利用高斯光阑的ABCD矩阵形式,应用于厄米-高斯(H-G)光束,推导出了H-G光束通过内含硬边光阑的近轴ABCD光学系统的场分布的近解析传输公式,并与Collins公式计算结果比较,说明所得的解析结果的应用和优点.

受光阑限制厄米-双曲正弦-高斯光束的解析传输公式

从Collins公式出发,使用厄米多项式展开的方法,对厄米-双曲正弦-高斯光束(HShG)光束通过有硬边光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输进行了研究,将其在输出面上的场分布表示成为不完全伽马函数的形式,得出解析表达式。并讨论了该光束的传输特性和该方法的优越性。

厄米-余弦-高斯光束通过具有光阑光学系统时的传输特性

当厄米_余弦_高斯光束通过带有矩形光阑的一阶ABCD近轴光学系统时,可由Collins公式给出其场分布的积分形式。将其中硬边光阑的窗口函数写成矩形函数,并将矩形函数用高斯函数展开,通过积分可得到由光阑限制的厄米_余弦_高斯光束传输的解析式。分析和讨论了厄米_余弦_高斯光束通过具有圆孔光阑限制的薄透镜系统时的情况,其结果与直接用广义衍射积分公式进行复杂数值计算时的结果完全一致。这样不仅便于进行物理分析,而且也节省了计算机的计算时间。

厄米-双曲余弦-高斯光束在有光阑光学系统中的传输

从Collins公式出发,对厄米-双曲余弦-高斯(HChG)光束通过有硬边光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输进行了研究.采用将矩形函数展开为有限个复高斯函数之和的方法,推导出了光场分布的解析表达式.给出了数值计算结果,并与直接对Collins公式作数值积分的结果进行了比较,充分显示此解析方法不仅便于物理分析,而且可节约大量机时.

厄米-高斯光束在内含硬边光阑光学系统中的传输

把硬边光阑从复杂光学系统中"移"出来,即把任意一个含有硬边光阑的复杂光学系统体现到含有入射光瞳和出射光瞳的光学系统中,使硬边光阑的作用转化为出射光瞳的作用,以便求出观察面上的解析解。对入射面上的二维厄米-高斯光束,利用柯林斯公式和入射光瞳与出射光瞳的物像关系,可得到所要求观察面的场分布和解析结果,通过数值模拟验证了其正确性。通过分析计算得到如下结论:对于任意一个含有硬边光阑的复杂光学系统,都可以把光阑的作用从系统中"移"出来,把其看作是出射光瞳的作用,从而可以较为简便地求出观察面上的场分布。

拉盖尔-高斯截断级数展开法的应用

用拉盖尔-高斯截断级数模拟了任意半径的圆孔硬边光阑窗口函数,并应用于研究高斯光束和零阶贝塞尔-高斯光束通过硬边光阑的衍射。对高斯光束和零阶贝塞尔-高斯光束的轴向和横向光强分布的计算结果表明:当积分面不是很靠近光阑时,用参数最佳化选取的拉盖尔-高斯截断级数法与用直接数值积分所得结果符合很好。

近解析研究厄米-高斯光束的焦移和焦开关

用一种近解析的方法研究厄米-高斯光束通过内含硬边光阑的近轴ABCD光学系统后的聚焦特性:焦移和焦开关.数值计算表明使用这种近解析法所得结果与对Collins公式直接作数值积分的结果符合甚好,且计算速度大大提高.

部分相干修正贝塞尔-高斯光束通过光阑的传输

为了对部分相干修正贝塞尔-高斯光束通过有硬边光阑近轴ABCD光学系统的传输进行研究,采用将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法,得到了近似的解析传输公式。以部分相干修正贝塞尔-高斯光束在有光阑情况下自由空间的传输为例作了数值计算,对所得解析公式的计算误差和适用范围进行了讨论。结果表明,用该方法可快速、解析地研究部分相干修正贝塞尔-高斯光束通过圆孔光阑自由空间的传输特性,分析菲涅耳数、截断参数对其光束经光阑后光强分布的影响。

激光光腔内光场空间相干性的演化

基于激光谐振腔的理想开腔模型及其在空间频率域的相干模式理论 ,通过数值模拟分析了光腔内光场空间相干性的演化规律 以强度均匀的非相干光束为例 ,考虑了一系列硬边光阑的衍射效应对腔内光场相干性演化的影响 ,再现了腔内光场空间相干性的演化过程 数值计算结果表明 :空间相干性随光场在腔内振荡次数的增加逐渐趋于完全相干 ,但对不同的光腔参量 (如腔镜结构和腔镜面度 ) 。

余弦高斯光束通过硬边光阑的解析传输公式

从Collins公式出发 ,对余弦高斯光束通过有光阑限制的一阶ABCD光学系统的传输进行了研究 ,采用将矩形域函数表示为复高斯光束迭加的技巧 ,推导出了普适的场分布的解析公式。作为应用例 ,对余弦高斯光束通过有硬边光阑的薄透镜聚焦系统进行了数值计算 ,计算结果表明 ,作者的结果与直接由Collins公式衍射积分所得结果一致。数值计算证明 ,用该方法能节约大量机时 。

高斯光束通过含失调窄缝光阑的失调光学系统的传输特性

利用硬边窄缝光阑的近似展开式和适用于失调光学系统的广义衍射公式，得出了高斯光束经含失调窄缝光阑的失调光学系统传输的近似解析式。模拟结果表明输出光束场分布与光束参量、光阑尺寸、AB—CD矩阵元、光阑失调量和光学系统失调量有关。针对给定的光学系统和高斯光束定量分析了各失调量对输出光束场分布的影响．结果表明：光阑横向位移、光学系统横向位移和角位移均引起垂直于z轴截面内明显的光强非轴对称分布。当光阑半宽度为1mm时，光阑的衍射作用使腰斑半径为0．5mm的高斯光束产生-1．586π～1．465π范围的相对相移，且光阑横向位移、光学系统横向位移和角位移均引起焦平面前后相对相移的迅速变化。随光阑宽度变小，各失调量对输出光束特性的影响越明显。

硬边光阑的复高斯函数展开及在高斯光束中的应用

将硬边光阑门函数展开成复高斯函数后,利用高斯光阑和薄透镜的ABCD矩阵形式,推导出了高斯光束通过内含硬边光阑的近轴ABCD光学系统传输的解析表达式,说明了展开式的物理含义.通过二组复高斯函数展开系数与直接对Collins公式数值积分结果进行比较,说明所得的解析结果和新数据的优点.

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。

有振幅调制和位相畸变光束通过光阑的变化

用广义惠更斯菲涅耳衍射积分和统计光学方法对有振幅调制和位相畸变光束分别通过硬边和软边光阑的传输特性作了详细研究。数值计算结果表明近场和远场光强分布与截断参数、系统菲涅耳数、光束的振幅调制和位相畸变参数均有关。

平顶高斯模式宽带激光通过光阑的光强分布

为了研究横向分布为平顶高斯模式的宽带激光通过硬边光阑系统的光强分布特性,采用衍射积分公式推导了平顶高斯模式宽带激光的每一频率分量在光阑系统中的传输公式,再通过傅里叶变换得到时间域的传输公式,详细分析了光阑和频带宽度对强度分布的影响。结果表明,近场光强在截断参量较大时,仍保持一定的平顶分布特性,但是随带宽的增加强度分布变窄;截断参量较小时强度呈高斯分布,并且带宽的变化对强度分布没有太大影响;然而在远场时截断参量较小情况下的光强分布也明显表现出随带宽增加而变窄的现象,但随着截断参量增大,这一变化趋势变缓。这些结果对平顶高斯模式宽带激光的应用具有重要参考价值。

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。

高斯光束通过硬边光阑成像系统的传输方程

以Collins衍射积分公式为基础,利用矩阵分解与物理实现的技巧,以及将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数叠加的方法,推导出了高斯光束通过含有一个和两个硬边光阑复杂成像光学系统的传输方程,并用数值计算加以说明.