部分相干双曲余弦高斯阵列光束的湍流距离

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,采用Rytov相位结构函数二次近似和积分变换技术,推导出了部分相干双曲余弦高斯(ChG)阵列光束通过大气湍流传输时光束湍流距离的表达式。研究结果表明,部分相干ChG阵列光束的湍流距离与大气湍流强度、光束参数(包括子光束数、光束相干参数、离心参数、相对子光束间距)以及光束叠加方式(即交叉谱密度函数叠加和光强叠加)等有关。部分相干ChG阵列光束的光束扩展会随着大气湍流强度的增大而增大,但当选择合适的光束参数以及光束叠加方式时,可以减小湍流对部分相干ChG阵列光束扩展的影响。

部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流大气传输空间相干性的变化

基于广义惠更斯—菲涅尔原理,推导出了部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流大气传输其光谱相干度的解析表达式,并研究了光束的空间相干特性.研究表明,部分相干双曲余弦高斯光束通过自由空间传输其光谱相干度会出现振荡和相位奇异现象,且震荡随光束离心参数δ增大而增强.但是,随着湍流的增强,不同δ的光谱相干度曲线相接近,并呈类高斯分布;此外,在湍流中随着传输距离z的增加光束的空间相干性变差.

部分相干双曲余弦高斯光束在湍流大气中传输的光谱变化

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出了部分相干双曲余弦高斯(ChG)光束在湍流大气中的光谱传输方程,研究了湍流对其光谱特性的影响,得出了一些有意义的结论,并给予了合理的物理解释.研究表明,部分相干ChG光束通过湍流大气传输其光谱特性由源光谱、光束相干参数、光束离心参数、大气折射率结构常数和观察点位置等因素共同决定.湍流使轴上点光谱移动量减小.当湍流增强到一定程度时离轴点还存在光谱跃变现象,发生跃变的临界位置和光谱跃变量随湍流的增强而增大.此外,光谱跃变的临界位置随着离心参数的增大而远离传输轴,光谱跃变量随着光束相干参数的增大而增大.

非柯尔莫哥诺夫湍流对部分相干双曲余弦高斯光束扩展的影响

基于非柯尔莫哥诺夫湍流模型,本文给出了部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流传输的二阶矩束宽和相对束宽解析式,并研究了湍流参数(广义指数α、内尺度l0、外尺度L0)和光束参数(离心参数δ、相干参数β)对光束扩展的影响。研究表明:束宽随α的增大而先增大后减小,且在α=3.11处存在光束扩展极大值;束宽随l0的增大而减小,随L0的增大而略微增大(仅当α>3.7时)。另外,束宽随δ的增大及β的减小而增大,但当δ越大和β越小时,光束扩展受湍流的影响则越小。

部分相干双曲余弦高斯光束在湍流中的等效曲率半径

给出了部分相干双曲余弦高斯(Ch G)光束在非-Kolmogorov湍流中的等效曲率半径Rx(z)的解析式,并研究了湍流参数(广义指数α、折射率结构常数C2n)和光束离心参数δ对等效曲率半径的影响.研究表明,Rx(z)随湍流的增强而逐渐减小;随湍流广义指数α的增大而先减小后增大,且在α=3.11时存在Rx(z)的极小值.另外,Rx(z)随离心参数δ的增加而增加,但湍流使得其变化更加缓慢;湍流对Rx(z)的影响随δ的增大而增大.

部分相干双曲余弦-高斯光束通过像散透镜的光束参数变化

研究了部分相干双曲余弦-高斯(Ch G)光束通过像散透镜的光束参数变化,并对像散和空间相干参数对束宽、束腰位置及远场发散角的影响做了重点分析.结果表明,受像散影响,部分相干Ch G光束在x、y方向束宽、束腰位置和远场发散角表现不同;束宽相对误差随空间相干参数的增大而增大,在几何焦面两侧出现一大一小两个峰值;在几何焦面处,x、y方向的束宽相对误差变化规律相同;x方向远场发散角相对误差随像散的增大而增大,当达到峰值之后进而随像散的增大减小;y方向远场发散角相对误差随像散增大近似呈线性增大.

部分相干双曲余弦高斯光束在湍流中的扩展区间

为探讨部分相干双曲余弦高斯光束在湍流中的扩展情况,采用湍流距离,将部分相干双曲余弦高斯光束在湍流中的传输路径划分为三个区间,并详细研究了三个区间范围随各参量的变化情况。结果显示,光束从传输路径上依次进入三个区间,其光束的扩展逐渐加剧;第一、二区间的长度及第三区间的起点均随湍流广义指数α表现出非单调变化(随α增大而先减小后增大),并随相干参数的增大而减小,随离心参数的增大而增大。此外,通过对比第一区间与瑞利区间发现,α越大,湍流在瑞利区间内对光束扩展构成的影响越容易被忽略。研究表明,选取合理的参数可有效控制部分相干双曲余弦高斯光束在湍流中的扩展区间。

部分相干双曲余弦-高斯光束的传输特性和空间整形

通过加入高斯项的空间相干度,引入部分相干双曲余弦-高斯(ChG)光束,推导出部分相干ChG光束通过近轴ABCD光学系统传输的解析表达式,并用以研究其传输特性和空间整形。结果表明,部分相干ChG光束的光强分布不能保持传输不变性,其光强分布不仅与传输距离和离心参数有关,而且还与空间相干参数有关。在传输距离固定时,适当改变部分相干ChG光束的离心参数和空间相干参数,可实现光束的空间整形。光束质量因子随空间相干性的增大和离心参数的减小而减小。高斯-谢尔模型光束和完全相干ChG光束可作为部分相干ChG光束的特例处理。

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.

非傍轴双曲余弦-高斯脉冲电磁光束远场特性

利用矢量瑞利-索末菲衍射积分公式,推导出了非傍轴部分空间相干部分光谱相干双曲余弦-高斯(ChG)脉冲电磁光束在自由空间传输时交叉谱密度矩阵的远场解析公式,并用来表示脉冲电磁光束的光谱密度(光强)和偏振度。结果表明,对非傍轴远场部分空间相干部分光谱相干ChG脉冲电磁光束,其非傍轴性主要由参数f,fαα决定,而离心参数、脉冲宽度和时间相干长度影响其非傍轴行为。非傍轴部分空间相干部分光谱相干高斯-谢尔模型脉冲电磁光束的远场传输可作为特例处理。

双曲余弦高斯光束在非Kolmogorov湍流中的湍流距离

为了研究双曲余弦高斯光束在非Kolmogorov湍流中的扩展,采用广义惠更斯-菲涅耳原理,推导出部分相干双曲余弦高斯光束在非Kolmogorov湍流中的湍流距离zt的解析表达式。对湍流参量(广义指数α、内尺度l0、外尺度L0)和光束参量(相干参量β、离心参量δ)对湍流距离的影响进行了理论分析。结果表明,zt随α的增大而先减小后增大,且在α=3.11处存在zt极小值;zt随l0和δ的增大而增大,随L0(仅当3.6<α<4时)和β的增大而减小。这一结果对双曲余弦高斯光束在实际湍流中传输的相关应用是有帮助的。

部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流大气的光束扩展

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,并采用将部分相干双曲余弦高斯光束用厄米-高斯光束的非相干叠加表示的方法,研究了部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流大气的光束扩展问题,推导出了部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流大气均方根束宽的解析表达式.研究表明,部分相干双曲余弦高斯光束的扩展随着湍流大气的折射率结构常数C2n和光束离心参数δ的增大而加剧.但是,随着δ的增大,部分相干双曲余弦高斯光束受到湍流的影响减小.

湍流大气中部分相干双曲余弦高斯光束的M^2因子

基于广义惠更斯菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩方法,推导出部分相干双曲余弦高斯(ChG)光束在湍流大气中的束宽、远场发散角和M2因子的解析表达式。研究结果表明,部分相干ChG光束在湍流大气中传输时,均方根角宽度、M2因子和相对M2因子随着传输距离的增大而增大,且与束腰宽度、波长、离心参数、相干参数及湍流强度等有关;均方根角宽度随着光束离心参数的增大存在极小值。当传输距离较远时,随着离心参数的增大,M2因子存在极小值;离心参数较大的光束受湍流的影响较小。

湍流对部分相干双曲余弦高斯光束的瑞利区间的影响

推导出了部分相干双曲余弦高斯光束在自由空间和湍流大气中传输瑞利区间的解析公式,并研究了湍流对光束瑞利区间的影响.研究表明,部分相干双曲余弦高斯光束的瑞利区间由湍流强度和光束参数等因数共同确定.湍流使得光束的瑞利区间缩短,并且湍流越强瑞利区间越短.在自由空间中,瑞利区间随光束相干参数α、光束参数β和高斯束宽w0的增大以及波长λ的减小而增大.但是,α,β和w0越小以及λ越大,瑞利区间受湍流的影响越小.并且,当α,β和w0足够小以及λ足够大时湍流对瑞利区间的影响可以忽略.

部分相干双曲余弦厄米高斯光束在非Kolmogorov大气湍流中的传输特性

基于广义Huygens-Fresnel原理和非Kolmogorov大气湍流折射率起伏谱密度函数,采用Wigner分布函数的二阶矩方法,推导出了在大气湍流中传输的部分相干双曲余弦厄米高斯光束束宽和M2因子的解析表达式.研究表明:相对束宽和归一化M2因子随传输距离的增大而增大;光束阶数越大、相干长度越小、双曲余弦参数越小,相对束宽和归一化M2因子受大气湍流影响越小;相对束宽随束腰宽度的增大存在极大值,在一定的相干长度范围内,归一化M2因子随束腰宽度的增大存在极小值;相对束宽和归一化M2因子随广义指数的变化均存在极大值,随内尺度的增大而逐渐减小,随外尺度的增大几乎没有变化.

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。