平面波经小圆环衍射轴上光强特性分析

从标量衍射理论出发,采用瑞利-索末菲衍射边界条件,通过求解第一类瑞利-索末菲衍射积分得到平面波经圆环衍射后轴上的波函数,进而分析轴上的光强特性以及光强极值数量、位置和大小与衍射圆环内外孔径的关系.比较用传统的光强定义和精确定义得到的光强公式的偏差,以及偏差与内外半径的关系.并将圆环衍射向内半径为零和外半径为无穷大两个方向进行推广,即对圆孔和圆形障碍物两种情况下的衍射情况进行讨论.

高斯光束圆环衍射与光学系统质量评价

根据任意波型的光波的小孔衍射公式计算了高斯光束圆环衍射的光强分布与环围功率分布;分析了以平面波的圆孔衍射分析激光发射光学系统的光学质量所造成的误差。指出:正确地评价光学系统的质量,必须考虑入射波型和光学系统的具体结构。

圆环衍射中轴线上的光强分布

运用瑞利-索末菲衍射积分、菲涅耳衍射积分、夫琅和费衍射积分分别计算了圆环衍射在孔径轴线上的强度分布,并对计算结果进行了讨论。

圆环衍射效应下涡旋光束的光强变化

为了分析拓扑电荷数以及相干性对部分相干涡旋光束的影响,利用部分相干光的统一理论和惠更斯-菲涅耳衍射原理,推导出随机电磁涡旋光束在自由空间中传播时,尤其是部分相干涡旋光束经圆环衍射后光强的计算公式,研究了部分相干涡旋光束通过圆环后的夫琅和费衍射特性。通过理论分析与数值计算表明,部分相干涡旋光束经圆环衍射后的光强分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。当入射光束的拓扑电荷数越大,相干长度越长,衍射孔径越小时,衍射光束的光强分布会更加清晰,衍射效果也更加明显。

平面波圆环光阑衍射的边界衍射波理论

根据M aggi-Rub inow ic边界衍射波理论和亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理,给出了平面波圆环边界衍射波积分公式。圆孔、圆屏衍射以及轴上光场分布可作为其特例得到。分析了衍射场的轴上光强分布特点。数值计算比较表明,使用文中所给公式与直接用基尔霍夫衍射积分公式作数值计算的结果完全一致,而在近场使用瑞利衍射积分与文中结果有较大差异。

圆环衍射效应下涡旋光束的偏振度传输

利用部分相干光的相干与偏振的统一理论和2×2交叉谱密度矩阵传输规律,推导出随机电磁涡旋光束经圆环衍射后偏振度的计算公式。在这些理论基础上,研究了随机拉盖尔-高斯光束在传播过程中偏振度的变化。分析表明,部分相干涡旋光束经圆环衍射后偏振度将发生变化,在衍射场中光束的偏振度分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。