贝塞尔高斯涡旋光束在大气湍流中的传输特性

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,推导了贝塞尔高斯涡旋光束在湍流大气中传输时系统平均光强的解析表达式,研究了贝塞尔高斯空心涡旋光束在湍流大气中的光强传输特性,同时分析了大气湍流的强弱、涡旋光束的拓扑荷等对光束质量的影响.结果表明:贝塞尔高斯涡旋光束在大气湍流中传输时,光强分布经历几个连续的变化,相位奇异性也会在传输过程中消失,该过程与涡旋光束拓扑荷的数目、光束的束腰宽度以及大气湍流的强弱等因素密切相关.拓扑荷数目高的涡旋光束在湍流大气中传输时,其奇异性的保持较拓扑荷数目低的涡旋光束要好.另外,基于桶中功率理论,分析研究了涡旋光束的拓扑荷数目、大气湍流强弱和束腰宽度对贝塞尔高斯涡旋光束在大气湍流中传输时的光束质量的影响.

相位屏法研究平顶高斯光束的大气传输特性

由于理论研究和实验研究的局限性,用随机相位屏描述湍流大气对激光束的影响,模拟了平顶高斯光束经湍流大气传输时的远场光斑,并进行了统计分析。结果表明,平顶高斯光束经弱湍流大气传输时,短曝光光斑由中心小暗斑和外侧不规则的亮斑组成,湍流增强使光斑破碎,光强分布杂乱无章;对长曝光光斑而言,弱湍流情况下,光斑形状规则,光强分布存在中心凹陷现象,湍流增强使光斑变为椭圆,但光强变为近似成高斯分布。对于本文的参数值,湍流强度为C2n=10-16m-2/3时,光斑质心沿x和y方向分别在[-7.5 mm,7.5 mm]和[-10 mm,10 mm]随机变化,湍流增强使质心漂移标准差变大,同一湍流情况下,平顶高斯光束质心漂移的标准差要比高斯光束小。

双偏心椭圆高斯光束在一阶ABCD光学系统中的传输特性

通过求解时谐条件下的亥姆霍兹方程,得到一个特解双偏心椭圆高斯光束,该光束由两个偏心椭圆高斯光束叠加而形成的,可用于描述大功率激光二极管远场分布双峰特性·分析了该光束的光场模型,运用惠更斯-菲涅尔广义积分公式,得到了该光束在一阶ABCD光学系统中的传输场分布和解析表达式,在此理论基础上,数值计算得到光场分布和远场发散角,并运用该光束模型模拟了新型激光二极管光场分布,理论结果与实际结果吻合·

通过有光阑近轴ABCD光学系统激光束的近似解析传输公式

用傅立叶级数展开法研究光束通过有光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输特性,导出了光阑透射率函数不同时的传输公式。硬边光阑的情况可作为其它光阑的特例得到,其它光阑也可视作硬边光阑来处理。数值计算表明了该方法快速的优点,并得到与用Collins公式直接积分一致结果。

光波导光束传输法数值分析新进展

介绍了用于光波导数值分析的光束传输法 (BPM )的新进展 ,并对这些方法的优缺点、适用场合作了分析比较。

平顶高斯光束通过扩束系统的传输特性研究

为了研究平顶高斯光束通过扩束系统的传输特性,从柯林斯衍射积分公式出发,推导出场强分布的解析式。以伽利略式和开普勒式这两种常见的扩束系统为例,对平顶高斯光束扩束后在接收面的光强分布进行数值计算及分析。结果表明,平顶高斯光束通过同等倍数但不同形式的扩束系统的传输特性不同,且对于不同焦距的扩束系统,其传输特性也有比较明显的差别;平顶高斯光束通过开普勒式扩束系统,不仅在成像面距离获得平顶光束,还可在一定轴向范围之内保持平顶分布,并且轴向范围和所选扩束系统的放大倍数有关,随着放大倍数的增大,轴向范围也增大。

圆锥透镜加工误差对光束传输变换的影响

用几何光学分析了圆锥透镜的锥面存在圆对称加工误差时 ,对光束传输变换的影响 ;用衍射理论及稳相法分析了锥面的非圆对称加工误差及横截面由圆变为椭圆时 ,其后衍射光场的变化情况 .

高功率激光多程放大系统光束传输的计算分析

报道了高功率激光多程放大系统光束传输的模拟程序，该程序考虑了放大介质的增益分布、增益饱和、增益恢复系数、介质吸收损耗、Ｂ积分以及光阑和空间滤波器等光学元件对激光传输和放大的影响，并给出了典型的计算实例。

大气湍流中部分相干聚焦涡旋光束的传输特性(英文)

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和相位结构函数的平方近似,研究了部分相干高斯-谢尔模型涡旋光束被聚焦后在大气湍流中的传输特性,得到了焦平面上光强解析表达式.利用该表达式,详细研究了该类光束在大气湍流中传输焦平面上的光强分布特性.结果表明:在大气湍流中,随着传输距离的增加,涡旋光束的奇异性逐渐降低.对于拓扑荷大的以及空间相干长度较长的涡旋光束,光束奇异性的保持相对要好.在一定的焦距长度和湍流大气条件下,我们可以通过调整光源的拓扑荷和相干长度控制焦面光强分布和焦斑大小.另外,有一定拓扑荷的涡旋光束可以在一定程度上降低大气湍流对传输光束焦面光强分布的影响.

强非局域克尔介质中光束传输的变分问题

在非局域克尔介质中,光束的演化规律服从非局域非线性薛定谔方程。用变分法对此问题进行了重新表述。在强非局域的情况下,通过对介质响应函数进行泰勒展开,可以解析地表示变分问题。束宽的演化规律也可以定性地从光束束宽变分势得出。运用瑞利里兹方法求解其变分方程,分别求出光束在自散焦和自聚焦介质中的变分解。对于自聚焦介质,当输入功率为某一特定值时,可以得到空间孤子,其束宽在传输过程中保持不变。通过与其他方法得到的解比较表明,变分法是解析讨论光束在非局域非线性介质中演化规律的方法之一。

非Kolmogorov大气湍流对部分相干厄米高斯光束传输因子的影响

基于非Kolmogorov谱模型,利用广义惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩定义,推导出部分相干厄米高斯(H-G)光束在非Kolmogonov大气湍流中传输因子的解析表达式,并用以研究了非Kolmogorov大气湍流对部分相干H-G光束传输因子的影响。结果表明,部分相干H-G光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时,传输距离、湍流外尺度、广义结构常量和空间相关长度越小,湍流内尺度和光束阶数越大,光束传输受非Kolmogorov大气湍流影响越小,光束质量越好。当广义指数取3.11时,部分相干H-G光束在传输过程中表现的光束质量最差。

光束传输的三维模型

本文目的是：（１）建立模拟圆高斯光束、简单和复杂象散高斯光束传输的三维模型；（２）在普遍情况下证明复波前矩阵的转置对称性，并用数值计算证实这一性质。

由M^2参数定义的光束传输变换理论

本文推导了任意光束与Ｍ２参数有关的光腰和发散角经过薄透镜的变换规律，定义了广义的Ｒ（ｚ），导出了广义的ＡＢＣＤ法则。

椭圆平顶高斯光束及其传输特性

用张量光学方法定义了三维不可分离变量的椭圆平顶高斯光束 ( EFGB) ,导出了这种光束经过非轴对称光学系统的传输公式及相应的张量 ABCD定律 ,并对 EFGB经过自由空间的传输作了数值计算。结果表明 ,EFGB的传输特性依赖于阶次 ,而且耦合

用有限差分光束传输法分析过渡波导损耗

为了减小弯曲过渡波导和斜坡过渡波导的功耗,设计研究了几种过渡波导形状函数,并用有限差分光束传输法进行了模拟分析,发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在一定的条件关系,经总结给出了该条件关系表达式;并且,在分析计算不同形状过渡波导损耗的过程中,凸现出了有限差分光束传播法在光波导器件及其单元器件模拟分析中的直观性与方便性。

光束通过含环形光阑的光学系统的传输特性研究

采用将环形光阑的窗口函数展开的傅里叶级数与复高斯函数的乘积的方法,推导出平面波经过含环形光阑光学系统的近似解析传输公式。利用该公式对光束通过含环形光阑的光学系统的传输进行了数值模拟,计算并分析了不同遮拦比下轴上光强分布和横向光强分布的特点。结果表明:轴上光强分布和横向光强分布与环形光阑的遮拦比有关。该研究方法和结果可推广到其他光阑,对控制光束和光学系统设计具有一定的参考价值。

标量高斯光束的能量传输

应用标量光场的能流密度矢量 J的定义 ,计算了高斯光束在自由空间传播时 ,其光束传输轴横截面上的光强、光斑区域的能流及总能量 ,并与传统光强定义的相关结果进行了比较。计算结果表明 ,对基模高斯光束 ,仅当 kω0 1(ω0 λ)时 ,传统光强的定义才近似成立 ,否则必须采用光强的精确定义。进一步指出了高斯光束作为波动方程傍轴近似解的条件。

激光间接驱动聚变柱形靶腔内光束传输研究

应用衍射积分理论，对激光在间接驱动聚变柱形靶腔内的传输特性进行了研究，给出了柱形腔靶注入孔以及内壁上的光强分布，并与几何光学方法所得结果进行比较，得出几何光学方法的适用条件。

浸没式光刻系统中光束传输系统的设计

为实现浸没式光刻照明系统掩模面上高均匀照明性和不同照明模式,对照明系统中的光束传输系统进行了研究。浸没式光刻照明系统中的激光光束传输系统是光刻机中的重要组成部分,直接影响光刻机性能。针对浸没式光刻照明系统特点,提出了采用球面镜和柱面镜组合的光学结构,进行了激光准直扩束系统的光学设计与仿真分析。此外,对设计的准直扩束系统进行了公差分析,以保证在加工和装调完成后光束的发散角和口径均满足设计要求。最后,在系统完成的基础上对不同位置处的光斑尺寸进行测量。设计结果表明,系统能够满足光束在5～20 m传输光路范围内,不需要进行透镜间隔的调节,实现光斑大小和发散角满足设计要求,保证目标光束口径在(28. 5±0. 5) mm范围内,X方向发散角为1. 2 mrad,Y方向发散角为1. 84 mrad。通过分析发现,设计结果能够很好地满足指标的精度要求,具有重要的应用价值和实用意义。

用频域Collins公式和Hankel变换研究光束的传输特性

用频域Collins公式和汉克尔变换研究了平顶高斯光束、贝塞尔 超高斯光束以及拉盖尔高斯光束的传输特性 ,并与空域Collins公式计算结果作了比较 ,同时讨论了该方法的优点。