激光高斯光束变换研究

利用Ｔ 参数分析了激光高斯光束的传输问题，提出了一组新的变换公式，并给出了证明，它们能完全确定物方高斯光束与像方高斯光束的特征。

高斯激光束在Fraunhofer圆孔衍射成像中的球差

基于标量衍射理论,利用Zernike多项式法构建像差函数,并将其应用到ZEMAX中,研究高斯型激光束在透镜与圆孔距离较大时的Fraunhofer圆孔衍射成像中的球差.实验和理论模拟结果表明,透镜及圆孔和透镜距离对产生球差的影响较大,当选择优化的非球面透镜、较高折射率的透镜材料和小视场时,可有效降低由圆孔和透镜距离较大而产生的球差,从而有效提升衍射成像质量.

q-高斯激光束在预等离子体通道中的孤立波

利用变分法研究了q-高斯激光束在抛物预等离子体通道中传播的电磁孤立波,并与高斯激光的电磁孤立波进行了对比.结果表明:q-高斯激光束在抛物预等离子体通道中有两种电磁孤立波解,即聚焦电磁孤立波解和散焦电磁孤立波解.在相同的激光振幅和同一等离子体背景下,低q值激光束的聚焦电磁孤立波的振幅较大,数值稳定性较差,而散焦电磁孤立波与之相反.

高斯激光束照射圆柱体一端面上引起温升和热应力的分析

激光加热应用很广 ,热应力是一常见现象。本文讨论的内容是来自辐射加固技术和激光武器效应中遇到的一个问题。因此 ,对其剖析具有很大的实用价值和理论意义。

中空高斯激光束在抛物预等离子体通道中的聚焦

在考虑相对论、有质动力和预等离子体通道等非线性效应的基础上,研究了抛物预等离子体通道对中空高斯激光束(Hollow Gaussian beams,HGB)传播特性的影响.首先运用WKB方法和傍轴近似,得到了HGB在抛物预等离子体通道中传播时激光焦斑尺寸参量的演化方程.针对激光焦斑尺寸参量的演化方程,一方面用极值理论得到了HGB以周期性聚焦振荡、周期性散焦振荡和恒定焦斑尺寸传播时的初始激光等离子体参数;另一方面,根据具体参数平面,通过四阶Runge-Kutta法数值求解激光焦斑尺寸参量的演化方程,得到了HGB在预等离子体通道中传播的具体演化图像,并研究了等离子体通道参数和HGB阶数对激光自聚焦和传播特性的影响.研究结果表明,当HGB阶数n一定时,HGB的聚焦能力随着通道参数N c的增加而不断增强,抛物预等离子体通道不仅可以增强普通高斯激光的聚焦能力,也可以有效增强HGB的聚焦能力;当通道参数N c一定时,随着HGB阶数n的增加,初始辐照强度小的HGB更容易聚焦,而初始辐照强度大的HGB更容易散焦.

高斯激光束通过自聚焦微透镜的聚焦

本文使用矩阵光学方法，对高斯激光束通过自聚焦微透镜的聚焦问题作了详细讨论。本文给出了其束腰间的一般变换公式，讨论了象方束腰随物方束腰位置的变化规律。

基于相干衰减器的半高斯激光束的产生实验研究（英文）

根据之前的理论分析(Yaling Yin,et al,Opt.Commun.281(22),5511(2008)),实验上设计了一个由相干衰减器和锋利薄刀片构成的产生无衍射条纹的纯净半高斯激光束的简单光学装置.装置中相干衰减器由两片有机玻璃片和一片塑料薄膜构成,并由马达驱动,该相干衰减器可以有效降低激光场的相干度.实验中,选择氦-氖激光作为实验光源,在传输位置z=0.5 cm处获得了品质因子Q_(SGB)=1:16.42的无衍射条纹的纯净半高斯激光束.实验结果显示,产生的半高斯激光束的品质因子随着传输距离的增加而减少,产生的半高斯激光束的陡峭上升沿的宽度与入射高斯光束的波长和束腰半径无关,这与之前的理论计算结果一致.实验上产生的半高斯激光束因为具有非对称性的强度分布、优良的空间传输特性,所以在现代光学中有广泛的应用.

高斯型激光圆孔衍射中的光束畸变调控研究

从光波衍射的基本理论出发,利用高斯型分布的激光束,研究开普勒望远镜系统在衍射过程中光束畸变调控方法。利用中阶Zernike多项式构建像差函数法来模拟望远镜系统中的四叶畸变现象,并将该Zernike因子引入光学系统中弥补畸变效果。研究发现,波长和孔径会对奇异光强的分布产生明显的影响,波长增大的时候会改变光斑的形状,孔径会影响光斑强度和尺寸,11阶的Zernike四叶形变因子可以抵消望远镜系统的畸变现象。

激光光束整形的设计和研究

提出了一种加工工艺成熟、利用率高、实现过程简单的位相透镜光束整形方法。采用几何变换方法进行激光高斯光束平化的研究和设计。

非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射

根据矢量瑞利衍射积分公式,对非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射进行了系统的研究,给出了矩孔衍射的解析表达式,并将非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束矩孔衍射轴上、近场、远场和单缝衍射光场分布,非傍轴离轴矢量高斯光束以及非傍轴矢量高斯光束的自由空间传输作为特例统一于一般表达式中,研究表明,在矩孔衍射中,f参数,截断参数以及相对离轴参数共同决定着光束的非傍轴行为。

用于激光束分束的相位型衍射光栅的设计

光栅的种类很多,大学物理教学中所涉及到的光栅一般是平面光刻光栅.文中引入了一种相位型衍射光栅,简单介绍了相位型衍射光栅的工作原理及其制作.并以标量衍射理论为理论基础,设计出了一个能把激光高斯光束均匀分束的相位型光栅表面上的相位分布,最后进行了相关的计算机模拟,计算机模拟结果和预期想要得到的衍射图样是一致的.在大学物理教学中引入相位型衍射光栅的设计和计算机模拟,不仅可以拓宽知识点,同时也可以大大提高学生的学习兴趣.

激光束整形光学系统的设计与研究

提出了一种改善激光投线仪光束均匀性的新方法,该方法运用几何光线追迹的原理,对激光束通过带孔柱透镜的光路进行了计算,模拟了柱透镜内孔在不同大小、形状、透镜介质折射率等参数下的光束远场能量分布,获得了能量分布均匀的远场激光线。

机载激光雷达海洋探测的模拟研究

通过建立光传导的Monte Carlo模型和唯像理论模型,对激光在海水中的传输进行了模拟,把最大测深随海水衰减系数的变化和光斑大小与测深的关系进行了深入研究,得出了唯像模型适用于远海岸的清洁水,而Monte Carlo模型在近海岸的浑水中比较符合,并通过光斑分析了激光水下能量的分配,分析了正在研制的机载激光雷达测深系统,论证了系统的可行性。

激光波带片衍射性质的数值模拟

根据亥姆霍兹-基尔霍夫积分,对菲涅尔波带片的高斯激光场在轴向、径向强度分布进行了理论分析,研究了高斯激光束照射下波带片的衍射场规律.数值计算表明:沿轴向光场呈系列焦点,各焦点附近光强分布有振荡现象,随焦点级次的增大光强迅速增大;有焦移现象,焦移量随焦点级次的增大而增大;焦深随焦点级次的升高按平方反比律减小,随波带数减小或焦距增大而增大.在焦平面上,光斑大小与最外环宽度成正比,与焦点级次成反比.

高精度激光准直系统的研制与分析

阐述高精度激光准直系统的总体构成及特点,着重分析高斯激光束经过薄透镜的变换规律、最佳准直区域以及激光准直光学系统的设计思路。给出系统光电接收转换元件的主要技术参数、直线度误差测评软件的设计方法和用于高精度激光准直系统实现直线度误差的静态、动态测量方法和直线度误差的主要评定方法。利用开发的测评软件,对系统进行了实验测试,给出了实验结果,并对该系统的应用作了展望。

云南天文台激光测距系统激光特性参数的测量分析

通过激光光腰位置能量分布测量,在已知激光发散角的情况下,直接计算得到光腰半径、光束质量因子等重要参数,更加深入的分析了云台激光束情况,对于测距时激光发散角的控制具有重要意义。从激光能量分布的测量结果看,可把激光的最小发散角压缩到1″,达到大气视宁度水平,从而提高系统的极限测距能力。

激光干涉测长中相干场附加位相的讨论

本文从对比高斯激光束与单色平面波相干场的角度导出了激光干涉测长中相干场附加位相差的一般表达式。从这一导出过程可以清楚地看出高斯束相干场附加位相差的成因及其物理意义。本文还从理论上旁证了准直系统对于激光精密测长的重要性。

激光参数测量

TN247 99031530激光扫描测量技术中的光斑能量分析=Analysis onlight intensity profile of laser beam imaging[刊,中]/胡玉禧,张亮,李伽(中国科技大学精密机械与仪器系.安徽,合肥(230026))//工具技术.—1998,32(7).-3-6从透镜傅里叶变换特性出发,分析高斯激光束经透镜后的聚焦光斑能量分布。

半高斯激光束在自由空间的传输特性理论研究

基于惠更斯菲涅耳衍射积分理论,对半高斯激光束在自由空间的传输特性进行了详细的理论研究,得到了二维半高斯激光束在自由空间传输时的光强分布计算表达式。数值计算结果表明半高斯激光束在自由空间传输时,在近场有很好的传输稳定性,当传输距离继续增大时,半高斯激光束的最大光强值不断降低,衍射条纹逐渐增多,同时上升沿宽度慢慢展宽,最后在远场转化为对称性光束。数值计算结果还发现对称性越好的半高斯激光束其传输稳定性越好。

高能电子与超强激光束作用产生的阿秒脉冲列

利用非线性汤姆孙散射的理论,从理论和数值模拟上研究了单电子在横向穿越高斯激光束束腰时所辐射的x射线阿秒脉冲列的性质.主要分析了电子以初始能量γ0=1MeV—100MeV横向穿越激光振幅参数为a0=1—10的高斯光束束腰获得的阿秒辐射脉冲的时间和空间性质.计算表明,辐射呈现脉冲列的形式.脉冲列的包络宽度取决于激光强度、束腰的宽度以及入射电子能量.电子的初始能量比激光强度对电子辐射脉冲的影响更大.辐射脉宽、脉冲间隔和脉冲包络宽度都正比于1γ20,辐射功率正比于γ60,辐射能量正比于γ40.当改变激光振幅a0时,辐射功率正比于a20、辐射包络中单个脉冲脉宽正比于1a0、脉冲之间的间隔正比于a0.当保持激光强度不变,而改变光束束腰半径w0时,辐射的脉冲数量、包络和辐射能量正比于w0.当激光功率保持不变时而改变激光强度和束腰半径时,脉冲包络宽度和最大辐射能量都基本不变.当激光振幅参数a0=1,电子初始能量为10MeV时,激光束腰为两个激光波长时,电子辐射脉冲包络宽度只有1.4×10-3τ0(τ0为入射激光周期),达到几个阿秒的量级.