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。     

高斯光束通过离焦激光扩束器的变换

高斯光束通过离焦望远镜系统(△≠0)的变换，可以用多种方法获得．用厚透镜等效法来进行分析，所获结论与其它方法相同，但计算简单，便于在教学中推广．     

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。     

厚透镜的主点与焦点

关于厚透镜的成像问题,现行教材中均没有给出焦距公式,因此无法直接利用高斯物像公式进行计算．本文将导出厚透镜的焦距公式．1厚透镜的焦点位置我们在此将厚透镜当作一个光学系统,根据像方焦点的特性,跟主光轴平行的平行光人射到厚透镜后最终的像点即为它的像方焦点．设厚透镜的两曲率半径分别为r2和r2,两球面顶点的距离为t,厚透镜的折射率为n,透镜两边的折射率为n1和n2（见图亚）．假定物在无穷远处,经厚透镜的两个球面进行两次成像的像点即为它的像方焦点．图1厚透镜的焦点第一次物在无穷远处经球面人成像,原点设在O1点．将S1=…     

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。     

激光加工中高斯光束的特性与传输变换

为了获得光束质量较好、光斑尺寸较小、功率密度较高的、适合激光加工的激光束,对激光加工中的高斯光束进行传输与变换.先对高斯光束的特性及其传输变换进行了理论分析,而后在实际中加以验证.结果表明,经过这种传输变换后可获得光斑直径较小的、功率密度较高的、可用于激光加工的激光束.说明这种传输变换是可行有效的.     

光学变换函数与高斯物方焦距

本文以正单薄透镜为例,系统地讨论了光学变换函数的各种性质及其与高斯物方焦距之间的关系;指出,几何光学近轴成象理论仅仅是高斯光束变换成象理论在Z(?)∞或者W_0(?)O或者λ_0→∞等条件下的极限。     

ABCD定理在厚透镜中的应用

本文应用ABCD定理对厚透镜成像问题进行了计算,给出了一种处理厚透镜问题的直观方法。     

高斯光束在照相机中的传输(Ⅲ)

本文详细分析了高斯光束在一般多元件照相物镜中的传输行为,导出真空中这种多元件照相物镜对高斯光束的变换方程,并给出相应的系数递推关系。通过对偏离量△Z_′K的变化趋势的分析,建立了照相系统光学设计的新的规则。并对现有各类照相系统在采用高斯光束作为标准成象光束时的重新设计和进一步改进,提出了几种初步构想     

几何光学中成像公式的讨论

在学习几何光学中，我们发现其公式比较繁多，要逐一死记并非易事。下面介绍由薄透镜物像公式出发．把单球面折射、反射的成像公式，厚透镜成像公式方便地导出，以便于记忆。在光学教科书中，均导出了薄透镜成像公式，其形式为：这里，n1──物方介质折射率n2──像方介质折射率n──透镜本身材料折射率S──物距S1──像距。1薄透镜高斯公式得薄透镜的高斯公式：（2）2单球面折射成像公式为单球面折射物像公式。对于（3）式，两边同除以得和像方焦距得球面折射成像的高斯公式为：3球面反射物像公式为单球面反射的成像公式。同样引入f1＝f…     

基于MATLAB GUI的激光原理仿真

利用MATLAB GUI编程语言对激光原理部分理论进行了仿真模拟,制作了包括高斯光束、高斯光束变换、自再现模的形成、调Q激光器的脉冲输出等激光原理仿真平台,并将其运用到实际的理论教学中,使抽象的物理过程直观形象,从而对《激光原理与技术》课程的教学起到很好的辅助作用。     

高斯光束微圆孔衍射变换的数值仿真实验

高斯光束的微圆孔衍射变换在微光学、激光技术以及微光机电技术中发挥着基础性作用,通过数值计算模拟实验可以对它进行研究与探索。由菲涅尔-基尔霍夫衍射公式得到单色点源平面屏衍射的积分式,类推得到高斯光束圆孔衍射的积分式,并给出这一积分式的一种数值计算方法。利用Matlab软件进行了高斯光束微圆孔衍射变换的数值仿真实验研究,这有助于激光束的实际衍射实验及其测控理论与技术的研究以及光学教学的改革。     

厚透镜的会聚性和发散性与其厚度的关系

厚透镜的会聚性和发散性与其厚度有何关系？是不是所有厚透镜的会聚性和发散性都与其厚度有关？本文以空气中的厚透镜为例,讨论了各种形状的厚透镜在不同情况下的会聚性和发散性与其厚度的关系。     

高斯光束的透镜耦合系统参数的确定

准直-聚集的透镜耦合系统是高斯光束在光纤之间的耦合的一种常用方法.本文在分析单透镜对高斯光束的变换后束腰半径变化规律的基础上,得出了确定准直———聚集透镜组成的耦合系统参数的一般方法,并给出实例进行了验证.     

激光束在照相系统中传输的分析(Ⅰ)

本文基于四个基本前提,利用几何光学的近轴成象公式,首先导出高斯激光束经单薄透镜变换成象时,其基本变换方程的普遍形式。引入高斯物方焦距,赋予“焦散”概念以全新的物理图景和物理意义。引入光学变换函数,从此限定了高斯光束变换成象理论与几何光学近轴成象理论这两者之间的界限及各自的适用范围。其次,应用真空(或空气)中的基本变换方程,对柯克三片式照相物镜进行分析。最后,导出了真空(或空气)中柯克照相光学系统的变换方程和偏离量的计算公式。     

厚透镜基点位置的计算

用折射单球面的光焦度和逐次成像法 ,推导出厚透镜基点位置计算公式。     

关于几何体光学中横向放大率的讨论

本文通过对光学元件及系统成像的横向放大率公式的讨论,阐述了几何光学中横向放大率的一些问题,并指出注意如何运用横向放大率公式以及各元件的公式之间的联系与区别。     

六种光学元件成像规律研究

通过研究六种光学元件的成像规律,运用数学方法得出横向放大率与物距的关系式,根据所研究的六种光学元件的成像规律表,总结出成像性质与横向放大率之间的关系.     

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。     

光束轴向均匀化的实现方法

采用一种衍射光学元件（DOE0和透镜相结合的系统,利用Y－G算法的位相变换,使透镜前焦面的光束振幅分布为一径向调和函数（RHF）,从而实现基模高斯光束在透镜聚焦平面附近沿轴向较大范围内光束光强近似成均匀分布,计算结果较好地实现了这一预定要求。