超短脉冲贝塞尔-高斯光束在自由空间的传输特性

使用复解析信号法研究了束宽与频率无关的超短脉冲贝塞尔-高斯光束在自由空间的传输特性。研究表明:在无衍射长度内,超短脉冲贝塞尔-高斯光束的横向光强分布几乎不变并集中在传输轴附近,轴上脉冲随传输距离增加而展宽。在无衍射长度外,横向光强分布显著扩展。随传输距离增加,轴上光谱蓝移先增加,达到极大值后逐渐减小,最后在远场趋于一渐近值。对单周期的超短脉冲贝塞尔-高斯光束的轴上光谱蓝移先增加,达到极大值0.50 fs-1。然后逐渐减小,在远场蓝移趋于渐近值0.16 fs-1。

高阶效应对超短艾里-高斯脉冲相互作用的影响

本文运用分步傅里叶变换,对满足高阶耦合非线性薛定谔方程的超短艾里脉冲与超短高斯脉冲,利用MATLAB数值模拟了在高阶效应下两脉冲相互作用后的演化过程以及时域上的强度变化.获得了负三阶色散效应使超短脉冲相互作用能传输更远距离;正三阶色散效应会减慢超短脉冲相互作用的传输.自陡峭效应通过孤子分裂现象的形式使超短脉冲相互作用产生时域位移.内拉曼效应可以将超短脉冲相互作用的能量由前沿处转移到后沿处.

等衍射长度超短脉冲贝塞耳-高斯光束的传输特性

使用复解析信号法,研究了衍射长度与频率无关的超短脉冲贝塞耳-高斯光束在自由空间中的传输,推导出了解析表达式并进行了理论和计算分析·结果表明:在无衍射长度内,等衍射长度超短脉冲贝塞耳-高斯光束的横向光强分布扩展很小·在无衍射长度之外,横向光强分布有显著扩展·但是,在无衍射长度内轴上脉冲波形仍有展宽·随传输距离增加轴上蓝移单调增加逐渐达到一渐近值·随横向距离增加轴外光谱移动由蓝移变为红移·

超短辛格高斯脉冲光束的频谱性质

给出了自由空间中超短辛格高斯脉冲光束在频率域传输的方程.对超短辛格高斯脉冲光束的功率谱进行了研究。结果表明:超短辛格高斯脉冲光束的轴外频谱具有红移、频谱变窄等性质.超短辛格高斯脉冲光束的光谱在衍射角不为零时有红移现象,并且随着衍射角的增加光谱红移也逐渐增大,频谱宽度逐渐变窄.在十倍瑞利距离处的数值模拟结果表明,衍射角等于3°时的频谱宽度仅为衍射角为0°时频谱宽度的四分之一.

高阶啁啾所致超短脉冲自相关修正谱特性及测量对策

通过研究超短脉冲的干涉自相关(IAC)信号及其对应的自相关修正谱(MOSAIC)与各阶啁啾参量之间的关系,得到线性、平方和立方啁啾对MOSAIC信号下包络迹线的不同影响的特性.在借助归一化平均啁啾概念的基础上,讨论了各阶啁啾在归一化MOSIC信号相干极小迹线的峰值及其对应的延时时间位置影响和MOSIC信号归一化相干极小迹线在τ/tp=0处的量值与立方啁啾参量的关系.根据这些特征,提出了确定该类脉冲高阶啁啾的方法.

透射型体光栅对超短脉冲高斯光束衍射特性研究

采用傅里叶频谱分析法,将超短脉冲高斯光束展开为单色单角谱成分的线性叠加;利用Kogelnik一维耦合波理论,分析透射型体光栅对各单色单角谱成分的衍射特性;再通过逆傅里叶变换得出衍射光波的时空分布与光栅各参量的对应关系。结果表明:衍射光束在时域以及在光栅波矢与光栅前表面法向所构成平面内的空域光强分布随光栅周期的减小而呈展宽趋势,且在空域的展宽趋势较为迅速,与入射光束在空域进行比较,衍射光束空域分布发生非常明显的畸变;衍射光束在时域以及在光栅波矢与光栅前表面法向所构成平面内的空域光强分布随光栅厚度的增大亦呈展宽趋势,且展宽速度相当,与入射光束在时域和空域比较,均发生了较明显的畸变。

反射型体光栅对超短脉冲高斯光束衍射特性分析

基于Kogelnik一维耦合波理论以及离散傅里叶变换,分析反射型体光栅对一定时、空域分布的激光光束的衍射特性,给出衍射光束在时、空域光强分布的表达式;模拟计算体光栅对超短脉冲高斯光束的衍射效果,给出衍射光束时、空域光强分布与光栅各参量的变化关系。结果表明,提高光栅的折射率调制度或适当选择光栅的周期,可增加反射型体光栅的角谱和光谱衍射带宽;增加光栅的厚度,可以使体光栅具有较高的衍射效率;此时,当超短脉冲高斯光束的中心波矢满足体光栅布拉格条件入射时,衍射光束的时、空域光强分布与入射光束的分布基本一致,衍射效率高达95%以上,这给反射型体光栅对超短脉冲高斯光束的空间低通滤波提供了理论指导。

超短脉冲高斯光束经聚焦透镜的光场形式

考虑到激光腔模中光腰的频率依赖性 ,得到了超短脉冲高斯光束经消色差透镜聚焦后光场的解析形式 ,并讨论了此时透镜群速度色散对光束聚焦性质的影响。分析了单透镜色差和群速度色散对超短脉冲高斯光束聚焦的时间分布及脉冲波面的影响 ;比较了消色差透镜及单透镜中脉冲初始光腰尺寸对聚焦的影响。

光参量效应中低阶色散对超短高斯脉冲展宽的影响

以宽度为50 fs的超短脉冲和负单轴晶体CsLiB6O10(CLBO)为例,对非线性光学晶体中低阶群速度色散(GVD)导致的超短高斯脉冲和超高斯脉冲的脉冲展宽进行了理论分析.在光参量相互作用过程中,对初始无啁啾和有啁啾调制的超短高斯脉冲的脉冲展宽机制和因素进行了数值计算,得出群速度色散导致超短脉冲的寻常光比非寻常光脉冲展宽更严重;波长越短,脉冲展宽越大;当晶体长度等于色散长度时,脉冲宽度增加为初始时的2倍,色散长度越短,超短脉冲展宽越明显.

超短脉冲厄米-高斯光束在湍流大气中的光谱移动和光谱跃变

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出了超短脉冲厄米-高斯(H-G)光束在湍流大气中的光谱传输方程,研究了其光谱移动和光谱跃变特性,并给予了合理的物理解释.研究表明,超短脉冲H-G光束通过湍流大气传输其光谱特性由大气折射率结构常数、厄米多项式阶数、脉冲宽度和观察点位置坐标等因素共同决定.轴上点光谱为蓝移,随着离轴距离的增大,光谱由蓝移变为红移,无光谱移动点的位置坐标与脉冲宽度无关.此外,当湍流增强到一定程度时离轴点还存在光谱跃变现象.自由空间与湍流大气中的光谱跃变行为存在很大的差异,本文对此进行了详细的分析.

超短脉冲高斯光束通过透镜的聚焦特性

利用傅里叶积分变换法研究了超短脉冲高斯光束通过透镜的聚焦特性 ,给出了透镜焦平面上光强的空间、时间分布 ,以及能量密度分布。在所用数学处理中未使用缓变包络近似 ,结果对于包括单周期超短脉冲情况都是成立的。数值计算结果和物理分析表明 ,不考虑色散时 ,焦点附近的脉冲宽度相对于初始脉冲几乎不变。对于色散透镜 ,研究了透镜色差和群速度色散影响。透镜色差使焦点附近的脉冲 (特别是脉冲前沿 )显著展宽 ,能量密度分布展宽 ,峰值功率降低。群速度色散会进一步使脉冲展宽 ,脉冲前沿出现振荡 ,峰值功率降低 ,但它对脉冲光束的能量密度分布影响很小。更高阶的色散效应影响较小。

啁啾脉冲高斯光束在自由空间的传输

基于瑞利-索末菲衍射积分,使用复解析信号法推导出了啁啾脉冲高斯光束在自由空间中的传输方程及其傅里叶谱,给出了远场的光场和空间光强的解析式,研究了啁啾参数C对脉冲光束传输的影响。结果表明,当啁啾参数C较小时,随啁啾参数增加,其轴上光谱蓝移增加C2倍,其轴上谱线宽度增加(1+C2)1/2倍。随衍射角增大,轴外光谱红移比无啁啾参数时快。脉冲宽度较小时,啁啾参数增大,轴上光强增大,横向光强分布越集中于传输轴附近;脉冲宽度较大时,啁啾参数增大对横向光强的影响减小。啁啾参数的正负号不影响横向光强分布和光谱分布。

激光物理

TN241 2002010120偏心厄米-高斯光束通过失调一阶光学系统的传输特性=Propagation of decentered Hermite-Gaussianbeams through a misaligned first-order opticalsystem[刊,中]/丁桂林(洛阳师范学院物理系.河南。