湍流大气中SHG光束和EHG光束的M~2因子的比较

基于广义的惠更斯-菲涅尔原理和Wigner分布函数(WDF)二阶矩的定义,对常规厄米-高斯(SHG)光束和复宗量厄米-高斯(EHG)光束通过湍流大气的M2因子和相对M2因子进行了对比分析.结果表明,大气湍流中在相同条件下的SHG和EHG光束的M2因子存在明显的差异,仅有阶数m=0、m=1时SHG和EHG光束的M2因子的相等,当m≥2时,EHG光束的M2因子比SHG光束显著小,但SHG光束的相对M2因子比EHG光束的显著小,说明SHG光束比EHG光束受湍流大气影响更小.     

弱非局域介质中的厄米-高斯型空间光孤子

运用变分法研究了1+2维厄米-高斯光束在弱非局域非线性介质中的传输特性,得到了光束各参量的演化方程和一个临界功率.当光束初始功率等于临界功率时,得到了一个稳定的厄米-高斯型空间光孤子.     

高斯-谢尔光束在斜程大气湍流中的短期光束展宽

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,利用Yura期展宽理论和ITu-R大气结构模型,研究斜程湍流大气部分相干高斯-谢尔（GSM）光束的短期光束展宽。根据推导的解析表达式,得出短期光束展宽小于长期光束展宽。数值模拟了短期光束展宽随波长、初始半径、接收机高度、光源相干性的变化。结果表明：当增加入射波波长、增大波束初始半径、提高接收机高度时,光源相干性变差,短期光束展宽变小,受大气湍流影响小,有利于激光通信。     

贝塞尔光束在湍流大气中传输的实验研究

高斯光束通过螺旋相位板和轴棱锥可获得高阶贝塞尔光束。在实验室模拟大气湍流并研究了贝塞尔光束在湍流大气中的传输特性。着重讨论了湍流扰动强弱及拓扑荷数变化对贝塞尔光束传输特性的影响。实验表明,湍流强弱及拓扑荷数变化都会影响贝塞尔光束的传输,大气湍流会降低贝塞尔光束的相干性。     

有光阑限制时平顶高斯光束的光束传输因子

采用广义二阶矩法,得到了有硬边光阑限制时平顶高斯光束光束传输因子M2G的解析表达式,并对该式进行了深入的讨论.     

部分相干厄米高斯光束的传输特性

研究了部分相干厄米高斯光束在自由空间的傍轴传输性质,根据交叉光谱密度函数得到了不同模阶数的光强分布、平均光束束宽和光束质量因子的解析表达武,结果表明相干长度对光强分布影响较大,较高的模阶数使得光束展宽得越快,光束质量变差,且这两个光束参量的关系与部分相干厄米高斯光的相干长度无关.     

非傍轴离轴高斯光束的合成光束传输特性

基于瑞利衍射积分公式,推导出非傍轴离轴高斯光束相干合成和非相干合成在自由空间中传输的解析公式,用所得结果对非傍轴高斯光束相干合成和非相干合成进行了研究,得到了非傍轴公式在傍轴条件下回归到傍轴理论所得结果．远场近似,轴上光强以及傍轴离轴高斯光束的相干合成与非相干合成光束传输公式可做为本文结果的特例给出．数值计算表明,合成光束的光强分布与合成方式（相干合成和非相干合成）、光束束宽w0（或等效于f参数）、光束束数M、离轴参数α以及传输距离z有关．在远场,对于相干合成光束,M束非傍轴高斯光束的合成光束的轴上光强是单束非傍轴高斯光束的轴上光强的M^2倍;对于非相干合成光束,M束非傍轴高斯光束的合成光束的轴上光强是单束非傍轴高斯光束的轴上光强的M倍。     

大气光学中湍流微扰计算的讨论

光在湍流大气中传输,理论分析湍流大气对光束性质的影响时,需要考虑湍流大气的微扰结构函数,本文首先采用微扰湍流谱的二阶统计平均分析光束在接受面的性质,再采用微扰湍流谱的波结构函数分析接受面处的光束性质,分析表明,采用两种不同的微扰湍流谱结构,可以得到一致的结果,即满足kξv=1条件时,湍流微扰谱密度统计平均的二阶近似和波结构函数表示是等价的。     

倒置离焦望远镜导光系统传输特性分析

利用透镜光束传输规律和光束质量因子M2的定义,阐述倒置望远镜导光系统在超重超大工件高功率激光加工中的传输特性,以及光束质量、光束参数、导光系统参数在加工范围内对稳定加工质量的影响,并对有效焦深给出一个更合理的解释.     

高斯光束特性实验研究

提出了2种在激光原理实验教学中,测量高斯光束特性参数、研究高斯光束变换规律的装置和方案。①利用刀口法直接测量氦氖激光器后方,不同位置高斯光束光斑半径,对测量数据进行最小二乘法拟合,可得束腰半径、束腰位置、远场发散角及衍射倍率因子;②利用刀口法测量高斯光束经辅助透镜变换后,辅助束腰两侧不同位置的光斑半径,对测量数据进行最小二乘法拟合与计算,可确定光束经透镜变换后,光束的束腰半径、束腰位置、衍射倍率因子及远场发散角,再利用高斯光束变换规律,可以获得光束经透镜变换前,高斯光束的束腰半径、束腰位置、衍射倍率因子及远场发散角。2方案测量结果基本符合,测量结果和谐振腔理论符合较好。     

含滤波器多模光纤放大器光束质量的分析

运用模式耦合理论和稳态速率方程组, 对含有抑制高阶模输出的光纤滤波器的多模光纤放大器的光束质量进行了分析. 分析结果表明: 对于含有 光纤滤波器的多模光纤放大器, 总的说来, 其光束M 2 因子明显低于不含有滤波器时的情况, 这表明了前者输出的光束质量更好. 结果说明了, 在多模光 纤放大器系统中设置一个光纤滤波器可以有效地改进光束质量.     

复变量双曲余弦平方-高斯光束的双焦开关

推导了复变量双曲余弦平方-高斯光束(EchSGB)通过无光阑透镜系统后的轴上光强分布公式,在此基础上通过大量的数值分析发现,在菲涅耳数较小的情形下,当光束参数a<0.91且b>1时,轴上焦点出现两次位置不同的跃变一双焦开关(DFS)现象,讨论了光束入射距离及光束参数对其产生和变化的影响.最后对该光束的特例-余弦平方高斯光束的DFS现象作了一些分析讨论.     

高斯光束教学实验仪

研制了测量高斯光束输出特性的实验教学仪。该仪器基本原理:利用刀口法测量高斯光束经凸透镜变换后,在凸透镜后方所形成的束腰两侧不同位置的光斑半径,然后对测量数据进行最小二乘法拟合与计算,可确定光束经凸透镜变换后的光束的束腰半径、束腰位置、衍射倍率因子及远场发散角;根据上述测量所得的光束经过凸透镜变换后的光束特性参数及高斯光束变换规律,可确定光束经凸透镜变换前的光束束腰半径和位置。     

部分相干双涡旋光束在湍流介质中的传输

基于广义惠更斯—菲涅耳原理,推导了部分相干双涡旋光束在湍流介质中传输时光强分布变化规律的理论公式;并在实验上用螺旋相位板和随机相位板产生了此类光束,其内外双环可各自携带不同拓扑荷数;分析比较了此光束在传输中的光强分布,讨论了不同参数对其光斑大小的影响。结果表明部分相干双涡旋光束的双环在湍流大气中是相互独立传输的,其传输特性会受到光束的拓扑荷数、空间相干度、湍流扰动强弱和传输距离的影响。     

高斯光束象散和场曲的计算(Ⅰ)

本文导出单折射球面对轴外高斯光束变换成像时,其子午和弧氏两正交平面内的物像变换方程,并给出相应的象散和场曲的定义式。最后,经分析和计算表明,物空间一束入射的园高斯光束,经过单折射球面变换后,由于光束的对称性被破坏,其结果在象空间一般形成一束出射的象散高斯光束。     

基于MATLAB语言的He-Ne激光器基模高斯光束分布的实验数据处理

通过实验数据的采集、记录,利用MATLAB软件模拟出了He-Ne激光器基模高斯光束的二维光强分布,对基模高斯光束有一个更为直观的认识.通过研究比较在不同缝宽下基模高斯光束的相对光强分布,得到缝宽越宽,光强越强.根据实验数据的测量,还利用MATLAB计算出基模高斯光束的远场发散角.     

光学谐振腔的特征光束

通过谐振腔的矩阵方程(本征方程)分析谐振腔内的光束特征,结果表明:腔内特征光束为点光束和高斯光束,根据腔内的特征光束把谐振腔分成点光束腔和高斯腔。这种分类方法,无论从分类条件还是从物理特性上都与稳定腔、非稳腔和临界腔的分类方法是一致的。谐振腔的特征光束是利用数学工具解决物理问题的典型例子,是对教材的有益补充。有助于拓展学生的思路,加深对谐振腔及高斯光束的理解。     

光子角动量及其应用前景

本文简单介绍了光场角动量的基本概念.概括了具有轨道角动量的特殊光束-高斯拉盖尔光束的特点及产生方式,在其产生过程中总结出带角动量的光束和物质相互作用时角动量发生转移.给出了不具有螺旋相位结构却有轨道角动量的椭圆光束.这些带有角动量的光束与微米粒子相互作用时所产生的微小的力可以起到对微米粒子的囚禁和旋转作用,这就为生物细胞的光学导引、囚禁与操控领域提供了广阔应用前景.     

光源的非单色性对干涉条纹可见度的影响

1双光束干涉及干涉条纹可见度双光束干涉是指两束光在空间相遇时,在相遇区域内形成稳定的强度强、弱分布的现象．设两列振动方向相同,频率相同的单色线偏振光: E1=E01cos(ω1t-kr1 φ01) E2=E02cos(ω2t-kr2 φ02)在P点相遇,则在P点处的总光强为:式中,I1、I2是二光束的光强;△φ是两光束的相位差,若φ01=φ02,则有:     

部分相干涡旋光束的传输特性

研究了部分相干高斯-谢尔模型光束经过整数阶螺旋形位相板之后形成的部分相干涡旋光束,着重研究这种部分相干涡旋光束的传输特性。研究结果表明,这种光束在传输中呈现出环状结构的特点;整数阶螺旋形位相板的阶数越高,环状结构的半径越大：当入射的部分相干高斯-谢尔模型光束的空间相干度降低到一定程度时,环状结构消失了。此外,还研究了入射光束的空间相干度对衍射场中的光谱相干度的影响。