小级数Ince-Gaussian光束光强模式分析

研究了因斯-高斯(IG)光束级数m较小时,分立光瓣模式的光强分布。通过数值模拟,对IG奇偶模式以及奇偶模式线性叠加生成的PIG分立光瓣模式的光强进行了分析。分析结果表明:m较小时,PIG分立光瓣模式光瓣的空间位置介于奇偶模式之间,但是光瓣的光强分布变化较为明显。同一模式光瓣角向椭圆变量越接近于椭圆长轴,其光强比重越大。在统一总光强后,相同阶数与级数的不同模式光瓣总光强与角向椭圆变量差为一个三次函数的关系。对于偶模椭圆长轴上的光瓣,随着该模式通过PIG^(π/2)模式转化为奇模,该光瓣上的光强分布逐渐由弥散向着逆时针方向集中。

基于加权能量集中度的光条成像质量评价方法研究

线结构光视觉传感器的光条成像质量是判断摄像机曝光时间设置是否合适,系统能否达到最佳测试精度的重要因素。从横截面近似高斯分布的光条出发,综合考虑影响能量集中度的峰值灰度和光条宽度,提出了一种基于加权能量集中度的光条像质量评价方法。光条图像和背景图像作差获取差分图像,提取光条直线方程并根据法线方向旋转差分图像使得光条完全垂直于图像水平轴,获取光条的截面灰度分布情况,并计算加权能量集中度,根据经验阈值判断光条成像的质量。实验表明,随着曝光时间加大,加权能量集中度在数值上先增大后减小,因此通过阈值可以很好地评价光条成像质量。

正弦高斯涡旋光束的远场传输特性

根据角谱法和稳相法,推导了正弦高斯涡旋光束TE波和TM波在远场传输和能流密度的解析表达式,研究了正弦高斯涡旋光束在远场中的相位奇点和能流密度分布.结果表明:正弦高斯涡旋光束的远场特性与高斯光束的束腰宽度、涡旋离轴量、坐标位置以及与正弦项相关的参量有关.在一定条件下,远场中会出现相位奇点和能流密度黑核;当控制参量改变时,相位奇点和黑核的位置会发生移动,但原点处不受影响.相位奇点和能流密度的对称性主要受涡旋离轴量影响,当涡旋离轴量为0时,相位奇点和能流密度分布关于原点对称;当涡旋离轴量改变时,相位奇点和能流密度分布呈现出非对称性.

水下非均匀光场建立方法的理论研究

光在水中照明时,由于水介质和水中微粒的吸收和散射,光能量损耗很多,而且产生了严重的散射光,降低了成像质量。因此在水中,尤其是在浑水中进行水下观察时,必须解决散射光的问题。针对以上存在的问题,我们提出一种新的水下目标图像探测方法——非均匀光场水下目标图像探测方法,并在此基础上我们提出了一种理想的分布光场模式,即在水下三维空间坐标轴上按所在水介质光衰减规律分布的非均匀照明光场。该光场有效的降低了后向散射光的影响,能获得较远的水下探测距离。

复合YVO_4-Nd:YVO_4激光晶体的超高斯热效应研究

为了研究方形复合激光晶体YVO_4-Nd:YVO_4在超高斯抽运光分布下的热效应,采用半解析的分析方法进行了理论分析和实验验证。当使用输出功率为15W的半导体激光器端面中心入射、超高斯阶次为2时,在抽运端面中心获得175.4℃的最高温升和1.97μm的最大热形变量。结果表明,超高斯模型有更广泛的适用性,复合晶体可以有效地降低晶体中最高温升,但是不能明显减少晶体端面热形变。这一结果对解决激光系统热问题是有帮助的。

高阶模高斯光束入射时透镜光轴上的光场分布

应用惠更斯－菲涅耳原理和薄透镜的傅里叶变换性质，对柱对称高阶模高斯光束入射时透镜光轴上的光场分布进行了分析，得到了光场复振幅分布的一般表达式。

板条级联式激光能量分布测试系统

报道了一种新型大尺寸激光能量分布测试系统。测试系统采用板条级联组成线阵探测臂的方式组成大尺寸的测试装置。设计了板条级联结构,简化了探测系统的设计难度;设计了板条探测器采集电路,解决了多个采样点时间同时性的难题;便携工控机和探测板条间的协同处理采用总线星形拓扑结构,解决了探测器阵列数据的有序读取;中心节点数据处理中引入响应度修正矩阵和温度补偿函数,解决了探测器响应度的个体差异问题和外场温度对测量影响的问题。测试结果表明,测试系统具有采集时间同步性强、分析时间短、结构简单的优点,具有很高的推广价值。

高斯光束的光场分析

应用非涅耳衍射原理 ,推导出了高斯光束通过透镜后在光轴上的光场分布 ,并分析了几种特殊情况 .

逆反射光场光能分布

用统计光学的理论对逆反射光场的能量分布规律进行了研究，推导出光场能量的分布呈高斯分布，并借助于计算机仿真的方法找出了高斯分布参数σ与发散角、工作距离之间的关系。最后，采用ＣＣＤ图象传感器扫描测量了逆反射光场，对实测数据进行随机样本分析。

高斯光束在透镜光轴上的振幅及位相分析

基于菲涅耳衍射原理 ,导出了高斯光束通过透镜光阑后在光轴上光场分布 ,分别给出了高斯光束在透镜光轴上振幅和位相的具体表达式 。

线性菲涅尔集热器光学特性实例分析与模拟

对线性菲涅尔集热器的聚光性能和光学效率进行了模拟与计算.根据几何光学原理,对集热器镜场各项光学损失(如余弦损失、阴影与遮挡损失)建立数学模型,计算出每项光学损失对应的光学效率.再用TracePro光学软件建立集热器的几何模型,利用光线追踪的方法,模拟入射到镜场的光线在模型空间的传播.光线在模型表面发生吸收、反射和散射等过程,追踪每束光线的光通量,计算得到集热器的光学效率和聚光比等性能参数.结果表明:通过数学模型和光学软件模拟得出的集热器光学效率一致,2种方法分别从细节与整体上剖析了影响集热器光学性能的因素,在集热器设计中可以结合使用,互相补充.

图像分析在测量激光光束品质中的应用

本文针对具体的ＫｒＦ准分子激光器输出光束，运用光楔对ＫｒＦ激光光束进行了分光测量，对实验所得数据进行了图像处理，测量了ＫｒＦ激光光束的一维能量分布和远场发散角；在图像分析仪Ｍａｇｉｓｃａｎ（２）的基础上开发出二维能量密度分布的分析程序，具体计算了ＫｒＦ激光光束剖面的能量密度分布的均匀性。

基模高斯光束在透镜焦面上的衍射场强分布

本文导出基模高斯光束入射时带有硬边孔经光阑透镜焦面上的衍射场强分布,用数值计算及图形分析方法得到的数据以及展现的规律性,对激光传输的相关应用提供一些有应用价值的结果。

一种V型Ince-Gaussian光束空间模式分布特性研究

基于特定参数下的因斯高斯Ince-Gaussian(IG)光束的奇偶模式线性叠加,提出了一种每个光瓣均为"V"字形的光束模式(VIG模式)。通过实验与数值模拟对所提VIG模式进行分析研究,结果发现VIG模式的"V"字形光瓣个数为其阶数的两倍。通过给奇偶模式施加一个初始相位差可以自由调控"V"字形光瓣连续分离为一大一小两个光瓣,并且可以对调两个光瓣的空间位置。通过力场分析发现,VIG模式有望应用于细胞分选。通过两个偶模一个奇模阶数比为1∶3∶2进行叠加,可以生成三个分支的VIG模式。

圆偏振光场电离电子能量分布的计算

以准静态隧道电离理论为基础，建立了描述圆偏振光场电离电子能量分布的简单模型。与现有的理论计算及实验结果的比较表明，该模型数学推导简单、物理意义明显。

介质平面光波导TE0模模场分布的高斯近似

基于介质平面光波导端面无受限衍射场光束的光束传输因子的特点,阐明光波导TE0模模场分布采用高斯分布近似表达的合理性。基于场分布间的匹配效率计算公式,提出采用等效匹配效率方法确定用于高斯近似表达的等效模场半宽度,给出基于光波导芯层半宽度和归一化芯层驻波参量和归一化包层倏逝波参量表达的光波导等效模场半宽度的函数表达式,给出高斯近似分布与光波导本征场分布的匹配效率,阐明采用等效匹配效率方法确定等效模场半宽度的合理性。采用求解方程组的方法,给出基于光波导芯层半宽度和归一化频率表达的光波导等效模场半宽度的拟合函数表达式,并基于拟合引起的误差分析阐明了拟合函数表达式的精确性。

亚波长锥形波导的电磁场分布及传输特性

利用时谐电磁场和波导理论,推导出锥形空心金属波导中球横电模干和球横磁模各电磁场分量的解析表达式,对输出孔径是亚波长尺寸的锥形空心金属波导内球横电模和球横磁模的传输特性及与锥形空心金属波导内光透射率有关的时间平均能量密度分布进行了详细的分析。运用数值求解获得的精确本征值,进一步讨论了光波波长、锥形波导的长度、输出孔径以及锥角对锥形空心金属波导内时间平均能量密度分布的影响。研究结果表明,时间平均能量密度分布在锥形金属波导内呈现准周期性变化,且周期与传输模式、锥角及光波波长有关。并且,在传输径向坐标上会出现一个最大值,最大值的位置随光波波长、锥角发生强烈的变化。

确定KrF激光光束品质的光楔法

运用光楔对发散角较大、光束品质不够好的ＫｒＦ激光光束进行了分光测量，测量了ＫｒＦ激光光束的一维能量分布和远场发散角；具体计算了ＫｒＦ激光光束剖面的能量密度分布的均匀性。

强激光场中电离电子能量的非Maxwell分布

在强激光场的准静态隧道电离理论模型和准经典阈上电离理论模型的基础上,利用已推导的圆偏振激光场中电离电子能量分布函数,以基于光场感生电离电子碰撞机制的Ni-LiKr-Kr软X射线激光系统为例,从激光与物质相互作用入手,系统地讨论了超短脉冲、超高功率飞秒激光与原子相互作用,导致电离电子能量非Maxwell分布的形成。

非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场传输特性

为了研究非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场传输特性,从非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束概念出发,运用Wigner分布函数,对非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场特性进行了理论分析,得出了一阶情况下的解析传输公式及光强分布表达式,根据仿真结果分析出表达式中3个主要参数f、fσ、g对厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输的影响,在调制参数g一定时,束腰参数f和相干参数fσ对非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束的非傍轴性起了至关重要的作用;非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束在传输过程中当g不变时,其远场发散角的渐进值也会因fσ的增大而减小.