双半高斯空心光束的传输特性及其形成研究

提出了一种新型的空心光束—双半高斯空心光束.建立了双半高斯空心光束在自由空间的传输模型,模拟得到了不同传输距离处的光场分布,即在近场开始为三维势阱分布,当传输到一定距离时,双半高斯空心光束演化成了实心高斯光束,呈现出"自聚焦"特性.实验上设计出分光对偶反射式光学系统,获得了双半高斯空心光束.通过对不同距离处垂轴截面光环的光强分布进行测试,结果表明与双半高斯空心光束传输模型基本相符.

湍流介质折射率结构常数C_n^2对双半高斯空心光束传输特性影响的研究

基于瑞利-索末菲衍射积分理论,利用交叉谱密度函数推导出双半高斯空心光束在湍流大气中传输时的解析表达式,并主要研究了湍流介质折射率结构常数C2n对空心光束传输特性的影响,得到了双半高斯空心光束在不同条件下传输时的光强分布.研究表明,C2n的增大加剧了近场中传输的空心光束的衍射效应,这不仅缩短了空心光束完全演变成为高斯光束时所需的传输距离,而且还增加了此后高斯光束向外扩展的程度.

锥状双半高斯空心光束退衍射远场传输特性研究

利用柯林斯公式条件下的传输模型研究了处于锥状发射状态的双半高斯空心光束的远场传输特性,由于该种空心光束具有一定的锥角,起到了补偿衍射的作用,使得空心光束的内径随着传输距离的增加而近似按几何光学传输规律增大,表现出了退衍射传输现象.为此,研究了在非柯林斯公式条件下锥状双半高斯空心光束的远场光强分布,结果表明可以利用该条件下传输模型来表征锥状双半高斯空心光束的远场传输特性.在实验上,利用分光对偶反射光学系统获得了锥状双半高斯空心光束,并测量了该种空心光束在不同传输距离处的内径,所测得的数据与非柯林斯公式条件下的传输模型相吻合.

实现双半高斯空心光束宽度半径比调谐范围为0.1~1的技术研究

提出了一种利用改进型的卡塞格林光学系统（反射式正圆锥镜和球面反射镜相结合的光学系统）来产生一种光强分布特殊的空心激光束（双半高斯空心激光束）的新方案。详细分析了正圆锥镜的锥角、高斯光束的张角、球面反射镜的曲率半径等因素对该光学系统的球差以及宽度半径比的影响。通过对上述参数的调整,可以很容易获得宽度半径比的可控范围为0.1~1的双半高斯空心激光束。测试结果验证了由该系统所产生的空心光束确属于双半高斯空心光束范畴。