截断光束的广义M^2因子测量的实验研究

提出了一种可广泛适用于截断光束和非截断光束的广义M2因子测量的实验方法和相应的数据处理方法。在利用广义强度二阶矩计算光束束宽时,以积分角谱范围能够包含光束总能量的75%以上作为积分范围的选取标准,并遵循现有的国际标准化组织(ISO)规定的测量步骤和方法对截断高斯光束的广义M2因子进行了测量,并将不同截断参量时的实验结果与理论计算结果进行了比较,证明了该方法的正确性。研究结果表明,根据该方法测量截断光束M2因子时,只须将非截断光束M2因子测量的数据处理部分进行适当修正,而无需增加其他硬件开销,该方法简便易行且测量步骤仍可遵循国际标准化组织规定。

截断平顶光束的广义M^2因子和相干模分解

针对Li提出的平顶光束的新描述模型 ,分别采用广义二阶矩方法和矩形函数的复高斯函数展开方法 ,推导出平顶光束通过硬边光阑的广义光束传输M2 因子和模相关系数的解析表达式 .以此为基础 ,对截断平顶光束的模相关、模结构以及相干模分解进行了分析 ,建立了截断平顶光束的相干模分解理论 .

截断光束的广义M^2因子

使用渐近分析法、广义截断二阶矩法和自收敛束宽法研究了旋转对称截断光束的广义M2 因子 ,分析了这三种方法的物理联系以及如何惟一确定广义M2 因子问题 ,并用数值计算结果做了说明 .

柱坐标系中截断光束的广义M^2因子

推导出截断圆对称光束二阶矩的传输方程 ,它们与无截断光束的二阶矩满足相似的传输定律 .因此 ,基于广义截断二阶矩方法 ,将直角坐标系中截断二维光束的二阶矩特征参数推广到柱坐标系中的截断圆对称光束 ,类似方法定义的广义M2 因子 (M2G 因子 )是一个传输不变量 .对理论的自洽性作了物理解释 .推导出柱坐标系中截断超高斯光束的二阶矩参数和M2G 因子 .对一些有意义的特殊情况作了讨论 ,并以数值计算例作了说明 .

截断拉盖尔-高斯光束的M_G^2因子

用广义截断二阶矩方法对截断圆对称拉盖尔 高斯光束的广义光束传输因子 (MG2 因子 )作了研究 ,得到了MG2 因子的解析公式 ,并用数值计算例作了说明。研究表明 ,截断圆对称拉盖尔 高斯光束MG2 因子与截断参数和光束的阶数有关。随着截断参数的增加 ,MG2 因子逐渐趋近于无截断圆对称拉盖尔

环状平顶光束的传输特性研究

利用偏心高斯光束相干叠加方法,建立了柱坐标系下环状平顶光束模型.采用广义强度二阶矩定义,推导出环状光束广义M2因子的解析表达式.利用广义衍射积分理论,给出环状光束经过近轴ABCD光学系统的传输公式,并进一步给出了环状平顶光束修正的菲涅耳数定义.分析了环状平顶光束在自由空间的传输规律.研究结果表明,该模型可统一描述基模高斯光束、环状高斯光束以及环状平顶光束.环状平顶光束的广义M2因子和环状平顶光束的传输特性与其阶数及遮拦比有关.