高斯光束圆孔衍射特性

把圆孔光阑窗口函数展开为有限复高斯函数和,用Collins积分公式导出了高斯光束圆孔衍射光场分布的近似解析表达式.经计算机数值计算,分析了轴上光强和不同衍射区观察面上的光强分布,研究了轴上任意点的光强随圆孔半径变化的关系.指出轴上存在"衍射焦点".     

高斯光束通过透镜-微小圆形光阑系统的衍射

基于矢量瑞利-索末菲衍射理论,推导出了高斯光束通过微小圆形透镜-光阑系统的非傍轴及傍轴传输的近场和远场解析表达式.根据所得到的解析结果,对横向及纵向的光强分布进行了有关数值计算.研究结果显示:当光阑尺寸远大于激光波长且高斯宽度较大时,傍轴理论有效;光阑孔径与激光波长可比拟时,必须要考虑激光传输的非傍轴效应.     

多色高斯光束照射下透镜轴棱锥的聚焦特性

从菲涅耳衍射积分公式出发,推导多色高斯光束被球差透镜衍射后光强分布的解析公式,进行数值模拟和物理分析.结果表明,光谱半宽σ小的多色高斯光束照射透镜轴棱锥时,不同观察面的光强分布均为J20的形式.随观察平面远离透镜轴棱锥,横向光强第1零点半径逐渐增大;但当σ取值较大时,横向光强分布不再是J20的形式,且横向光强的零点不再明显.对于轴上光强而言,多色高斯光束提高轴上光强分布的均匀性.     

厄米高斯光束在带硬边光阑分数傅里叶变换光学系统中的传输

基于硬边光阑可以展开为复高斯函数的有限级数和,得到厄来高斯光束通过带硬边光阑分数傅里叶变换光擘系统后在输出面上的先场分布的近似解析表达式,讨论了光束参数对光束传输的影响,并用Mathematica软件绘出了光强分布图,通过与直接从衍射积分得到的光场分布的结果做数值计算比较,可以看出此方法可以显著提高计算效率.     

高斯光束的透镜变换在动态高温校准系统巾的应用

基于基模高斯光束衍射倍率因子M2近似为1这一条件,利用几何光学成像原理来模拟基模高斯光束通过透镜的成像规律,给出了一种计算透镜像方光轴上不同点处高斯光束光斑半径的简便方法。该方法通过选取合适的物距lc,高斯光束的衍射倍率因子M2近似为1,激光束经透镜聚焦与普通平行光束的聚焦过程相似,符合几何光学成像原理。通过几何光学方法和ABCD定理推导出了高斯光束光斑半径表达式,并进行数值计算,利用MATLAB软件对数值进行拟合。拟合结果表明;此方法计算出的光斑半径符合较好,满足瞬态高温测量中探测器光敏面对激光光斑尺寸的要求。     

高斯光束通过球差透镜后光强随入射光束光腰半径的变化

根据广义惠更斯－菲涅尔衍射积分公式,利用数值计算,研究了高斯光束通过球差透镜后光强分布随入射光束光腰半径的变化规律。相同球差情况下,随着入射乐束光腰半径ｗ０的增加,球差对衍射光场分布的影响增大。ｗ０越大,衍射光强越大,焦移也越大。本文所得结果对实际应用有一定参考意义。     

横向双光束调制热透镜理论模型

提出了光强调制的横向双光束热透镜理论模型.利用积分变换法给出了样品内温度分布函数的表达式以及由温度场导致的探测光束在样品内的附加相位差.结合菲涅耳衍射理论,推导出热透镜信号表达式,并进行了数值计算与讨论.     

高斯光束通过负圆锥棱镜光学系统的传输特性

负圆锥棱镜的锥角小于5°的情况下可视作一个失调系统,运用该失调系统的4×4阶增广矩阵和失调系统的衍射积分公式分析了高斯光束通过负圆锥棱镜的传输特性,得到了出射光场的解析表达式,用计算机数值计算方法研究了光强分布规律.     

非傍轴标量衍射理论的比较研究

当光束束腰(或衍射孔孔径)可与波长相比拟或光束具有较大的发散角时,傍轴近似不再成立。以高斯光束的微小圆孔衍射为例,在非傍轴条件下,对衍射场的级数解、非傍轴近似解以及精确解进行了详细的数值计算和比较研究。结果表明,高斯光束经圆孔衍射的级数解、非傍轴近似解的有效性与高斯光束的束腰半径、衍射孔孔径和传播距离有关,并具有一定的互补性。     

偏心椭圆空心光束通过有光阑的分数傅里叶变换系统的传输特性

利用硬边光阑函数可以展开成有限级次的复高斯函数叠加和Collins积分公式,导出了偏心可控制的椭圆空心光束通过有光阑的分数傅里叶变换系统后的光场分布近似表达式,并利用该表达式对偏心椭圆空心光束在分数傅里叶变换面上的光强分布规律作数值计算和分析.研究表明:分数傅里叶变换面上归一化的光强分布由分数傅里叶变换的阶数p,截断参数u、v以及相对偏心参数|dx|、|dy|共同决定.     

硬边光阑的复高斯函数展开及在高斯光束中的应用

将硬边光阑门函数展开成复高斯函数后，利用高斯光阑和薄透镜的ABCD矩阵形式，推导出了高斯光束通过内含硬边光阑的近轴ABCD光学系统传输的解析表达式，说明了展开式的物理含义．通过二组复高斯函数展开系数与直接对Collins公式数值积分结果进行比较，说明所得的解析结果和新数据的优点．     

有限孔径场分布的一种解析分析

给出了有限孔径Bessel、Bessel-Gauss和Gaussian波束的一种简单的解析描述,根据矩形函数在[0,∞）区间可以近似为一组高斯函数的线性叠加这一性质,将这3种波束的源函数表示为一组Bessel-Gauss函数的叠加,这种方法可以方便地计算出场分布,给出了一些数值结果,并与文献中的结果进行了比较,两者符合较好。     

位势问题边界元法中几乎奇异积分的完全解析算法

导出了一种完全解析积分算法，用这种算法计算了平面位势问题边界元法中近边界点的几乎奇异积分。当内点离某单元较远时，保持常规高斯积分模式；而当内点离某单元较近时，因常规高斯积分结果失效，用本文的完全解析积分取代常规高斯积分．该算法适用于线性插值计算，对二次元，可将近边界点附近的二次元分解为两个线性元，该算法同样有效。算例证明了本法的有效性和精确性。二次元计算结果比线性元计算结果更精确。     

厄米-高斯光束通过硬边光阑光学系统变换的近解析传输公式

将硬边光阑门数函展开成复高斯函数,利用高斯光阑的ABCD矩阵形式,应用于厄米-高斯(H-G)光束,推导出了H-G光束通过内含硬边光阑的近轴ABCD光学系统的场分布的近解析传输公式,并与Collins公式计算结果比较,说明所得的解析结果的应用和优点.     

异常空心光束通过硬边光阑失调光学系统的传输

运用光阑函数的复高斯展开和广义衍射积分公式,推导出了异常空心光束通过带硬边圆形光阑失调A BCD光学系统的近似传输公式。作为应用特例,通过数值计算,研究了异常空心光束通过硬边光阑失调光学系统的传输特性。结果表明,衍射光束的归一化光强分布和传输规律与光阑宽度、失调量、传输距离等因素密切相关。     

基于量子路径积分理论的大分子单缝衍射实验

以C60分子的单缝衍射为例,通过求解薛定谔方程及费曼的路径积分方法,给出了C60单缝衍射强度的解析式,利用该式分析了C60单缝衍射实验,其理论计算结果与实验数据一致.     

部分相干光经透镜聚焦后的光束整形

目的研究部分相干光束经透镜聚焦后的光束整形技术。方法从广义惠更斯-菲涅尔衍射积分方程(Collins公式)出发,证明了光强分布为高斯型分布的部分相干光束经透镜聚焦,在几何焦点附近的光强分布强烈依赖于部分相干光束的空间相干度。基于这一点,可以直接控制部分相干光的空间相干度来获得想要的光强分布。结果通过选择合适的相干度形式能够获得部分相干平顶光束或部分相干空心光束。结论部分相干光束的光束整形研究为潜在的应用,如材料处理,光学治疗、原子光学等,提供了一个新的光束整形的方法。     

利用高斯声束叠加法研究圆形活塞聚焦换能器的非线性声场

由于高斯函数的积分简单性,利用高斯声束叠加法对圆形活塞聚焦换能器在有损媒质中产生的基波,二次谐波声场进行了理论计算,并建立了相应的实验测量系统,实验结果与理论计算结果符合得较好。     

厄米-高斯光束通过光阑的传输特性

对厄米-高斯(H-C)光束通过透射率为高斯分布的硬边光阑的传输特性进行了研究.采用硬边光阑函数可被展开为复高斯函数叠加的方法,推导出了近似的解析传输公式,并对厄米-高斯光束通过薄透镜的光强进行了数值计算.