复宗量双曲正弦高斯光束的传输特性

对复宗量双曲正弦高斯(EshG)光束的一些基本特性进行了研究。由Collins公式出发推导出了光束通过近轴ABCD光学系统传输的场分布函数,根据二阶矩的定义和光束在近轴ABCD光学系统中的传输公式推导出了光束通过近轴ABCD光学系统光斑尺寸的解析表达式。得到了复宗量双曲正弦高斯光束在自由空间传输时束腰宽度和位置的解析表达式以及M2因子的表达式。对光强分布、光斑尺寸、束腰宽度及其位置和M2因子进行了数值计算,并对计算结果作了分析。本文所得结果具有广泛的意义,因为正弦高斯光束、双曲正弦高斯光束和复宗量正弦高斯光束均可视为其特例。

复宗量双曲余弦高斯光束的束腰及其位置

由复宗量双曲余弦高斯光束通过近轴ABCD光学系统传输公式,推导出了基于二阶矩定义的光斑尺寸的解析表达式,给出了复宗量双曲余弦高斯光束在自由空间传输和通过薄透镜时的光斑尺寸、束腰宽度及其位置的解析表达式,并进行了数值计算,对计算结果进行了分析和讨论,该方法可用于其它光束通过近轴ABCD光学系统的类似计算。

复宗量双曲余弦高斯光束的焦移和焦开关(英文)

由collins衍射积分,推导出了复宗量双曲余弦高斯(EchG)光束通过无光阑透镜后的轴上光强分布公式和轴上最大光强位置满足的一元三次方程,得出了制约焦开关现象的解析条件.在此基础上作了大量的数值分析.结果表明,除了菲涅耳数外,相对入射距离和光束参数都影响焦开关.这些结果将有助于了解EchG光束的聚焦特性.

复宗量双曲余弦-高斯光束的束传输因子与传输性质(英文)

引入了一类新的复参数双曲余弦 -高斯光束 ,给出了这类光束的束传输因子 (M2 -因子 )的解析表达式 ,并就这类光束在一阶傍轴光学系统中的传输特性进行了讨论。与实参数双曲余弦 -高斯光束相比 ,这类复参数双曲余弦 -高斯光束呈现出了新特性。

非傍轴双曲正弦高斯光束质量因子M^2的研究

在标量光场角谱衍射理论的基础上,应用精确光强定义下的非傍轴标量光束的光强二阶矩理论,计算了非傍轴双曲正弦高斯光束的束腰半径、远场发散角、质量因子,并与傍轴双曲正弦高斯光束的质量因子进行了比较研究。数值计算表明,当双曲正弦高斯光束束腰半径较大时,传统光强定义下的光强二阶矩理论近似成立,傍轴与非傍轴理论计算的光束质量因子变化规律完全相同;束腰半径较小时,傍轴理论计算的结果有较大误差,必须采用精确光强定义下的非傍轴光束质量因子的定义作修正。

复变量双曲余弦平方—高斯光束的束腰宽度及其位置

本文引入了近轴近似下波动方程的解—复变量双曲余弦平方 -高斯光束 ,该光束与双曲余弦函数项相关的参数为复数。本文主要对复变量双曲余弦平方 -高斯光束的基本特性进行了研究。由Collins公式出发推导出了光束通过近轴ABCD光学系统传输时的场分布函数。基于二阶矩定义 ,导出了光斑尺寸的解析表达式 ,并得到了该光束在自由空间传输时束腰宽度及其位置的解析式。最后对所得结果进行了数值计算和分析。

部分相干双曲正弦-高斯光束的传输和聚焦特性

为了研究部分相干双曲正弦-高斯(SHG)光束通过像散透镜的传输和聚焦特性,利用部分相干光的传输公式,推导了光束通过像散透镜后光强分布解析的表达式,并据此得到了光束束腰宽度、远场发散角和M2因子的解析表达式,并对光束强度分布和束腰宽度进行了数值计算和分析。结果表明:部分相干Sh G光束聚焦的光强分布与像散系数C6,空间相干参数β,离心参数a,菲涅耳数Nw和位置(x,y,z)有关。像散导致x和y方向束宽不同。但M2因子与像散无关,并随相干性的增加和离心参数的减小而减小。适当改变像散和空间相干性,在几何焦面和其它位置可实现部分相干Sh G光束的空间整形。

部分相干双曲正弦-高斯光束的传输特性

为了研究部分相干双曲正弦-高斯(ShG)光束的传输特性,利用部分相干光的传输公式,推导出光强分布解析的表达式,并据此得到了光束传输因子、光束宽度和远场发散角的解析表达式.结果表明,部分相干ShG光束的光强分布随离心参数、空间相关参数和传输距离的变化而不同.适当调整空间相关参数和离心参数,在几何焦面和其它位置可获得不同的光强分布,如钟形、平顶和中心凹陷的双峰结构等,进而实现部分相干ShG光束的空间整形.

梯度折射率介质对复变量双曲余弦高斯光束传输的影响

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲余弦高斯光束传输的影响,推导出光束在介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并利用此表达式分别对光斑尺寸及其变化率作了数字模拟分析。研究表明:介质的折射率梯度变化不改变光束的形状,但是对光强的峰值和光斑尺寸有影响,并且发现随传输距离的增加光斑尺寸及其变化率出现周期性的振荡,而振荡幅度由光束参数决定。

复变量双曲余弦平方-高斯光束的双焦开关

推导了复变量双曲余弦平方-高斯光束(EchSGB)通过无光阑透镜系统后的轴上光强分布公式,在此基础上通过大量的数值分析发现,在菲涅耳数较小的情形下,当光束参数a<0.91且b>1时,轴上焦点出现两次位置不同的跃变-双焦开关(DFS)现象,讨论了光束入射距离及光束参数对其产生和变化的影响。最后对该光束的特例-余弦平方高斯光束的DFS现象作了一些分析讨论。

矢量非傍轴双曲正弦—高斯光束

基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,推导出矢量非傍轴双曲正弦-高斯光束在自由空间传输的解析公式,其远场的解析式作为一般传输公式的特例给出。利用所得结果通过数值计算方法分析了矢量非傍轴双曲正弦-高斯光束的传输特性。研究表明,双曲正弦-高斯光束的横向光强分布与偏心参数和传输距离有关。

用二阶矩法研究复宗量正弦高斯光束的焦移

根据Collins公式,研究了复宗量正弦高斯光束通过薄透镜的聚焦特性,发现聚焦复宗量正弦高斯光束的轴上光强为零.用二阶矩法推导出了复宗量正弦高斯光束的束腰宽度及其位置的解析表达式,用此表达式可计算复宗量正弦高斯光束的焦移.作为特例,给出了聚焦正弦高斯光束和聚焦双曲正弦高斯光束的相对焦移解析表达式.研究表明,相对焦移与光学系统参数、光束参数以及菲涅耳数有关.当光束的入射面与透镜的距离取适当值时,会出现无焦移现象.

梯度折射率介质对复变量sinh-Gaussian光束传输的影响

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲正弦高斯光束的传输影响,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法推导出了复变量双曲正弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并进行了数值模拟分析。结果表明,光斑尺寸及其变化率随传输距离的增加呈周期性变化,周期由折射率系数决定;随光束参量的改变,光斑位置不变,周期性不变,但是光斑尺寸的振荡幅度要发生改变;通过调整这些参量,可以改变光斑尺寸及其位置。此项研究对大功率半导体激光器等方面的开发应用有帮助。

中空双曲正弦高斯光束在光折变介质中的传输特性

采用有限差分方法,从理论上分析了中空双曲正弦高斯光束在光折变介质中的传输特性。首先给出了不同光束阶数下中空双曲正弦高斯光束的强度包络,随着光束阶数的增加,光束的中空区域逐渐加大;然后分析了光束阶数和非线性参数对光束传输形态的影响。当光束阶数取2时,在一定传输距离内,中空双曲正弦高斯光束的聚焦行为具有周期性,相应的聚焦强度比逐次减弱;随着非线性参数的增加,光束首次呈现聚焦行为的传输距离逐渐减小,而聚焦强度比变大。当光束阶数改变为3时,中空光束在一定传输距离内只呈现一次聚焦行为,随后光束呈现点状分布;光束阶数改变为5时,中空光束呈现聚焦行为的传输距离进一步增加,聚焦强度比明显变大。结果表明,利用光束阶数和非线性参数可以灵活的操控中空双曲正弦高斯光束的演化形态。

广义双曲正弦-高斯光束的Gyrator变换性质和暗空心光束产生

基于Gyrator变换,推导了广义双曲正弦-高斯光束场分布的解析表达式,研究了广义双曲正弦-高斯光束在Gyrator变换平面上的光强分布和相位特性.结果表明,在Gyrator变换过程中,具有边缘位错相位特性的双曲正弦-高斯光束能转换为具有涡旋的暗空心光束,并确定产生的暗空心光束的拓扑荷指数为一,而不具有边缘位错相位特性的双曲余弦-高斯光束则不可能出现空心结构.对影响变换场强度和相位分布的束结构参数及系统参数进行了分析讨论.

部分相干双曲正弦高斯光束的M^2因子与湍流距离

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数方法,推导出了部分相干双曲正弦高斯(ShG)光束在湍流大气中M2因子的解析表达式。在此基础上研究了部分相干ShG光束的湍流距离,即湍流引起的光束扩展可忽略的范围。采用Von Karman谱分别对M2因子和湍流距离进行了数值计算,并分析了内外尺度的影响。研究表明:M2因子随束腰宽度和离心参数的增加存在极小值;湍流距离随束腰宽度的增加存在极大值,随离心参数的增加而增加,大气湍流对离心参数较大的光束影响较小。另外,M2因子和湍流距离与折射率结构参数、内尺度、外尺度、波长和相干参数等密切相关。

随机电磁-双曲正弦-高斯光束在大气湍流中横向偏振度的变化

以随机电磁-双曲正弦-高斯(Sh G)光束作为典型的随机电磁光束,根据广义惠更斯-菲涅耳原理推导出随机电磁Sh G光束在大气湍流中的交叉谱密度矩阵元的解析表达式,用以研究随机电磁Sh G光束在大气湍流中的横向偏振度的变化。研究结果表明,随机电磁Sh G光束在大气湍流中传输时,横向偏振度的分布随位置的不同而不同,结构常数C2n越小,或Sh部分参数Ω0越大,或互相关空间相关长度σxy(σyx)越大,横向偏振度的分布变为双峰状、平顶状、单峰状的传输距离越长。

EchSGB远距离照明条件下的焦开关

推导了复变量双曲余弦平方-高斯光束(EchSGB)被无光阑透镜聚焦后的轴上光强分布公式,在此基础上通过数值计算和分析发现,EchSGB只有在远距离照明条件下才存在焦开关现象。焦点跃变位置随光束参数和对应高斯光束的菲涅尔数不同而变化,得到了EchSGB在平顶情形下产生焦开关的相对入射距离为11.13,表明在远距离照明和无光阑透镜精密调焦时,对于EchSGB要考虑焦开关现象的影响。