一种输出无衍射光束的金属环状波导激光器的光场特性

介绍一种输出无衍射光束的金属环状波导激光器,以横向电(TE)模为例详细分析了金属环状波导谐振腔内的电磁场分布,耦合损耗,输出光束近、远场特性.通过几何光学分析了产生无衍射光的原理,计算了无衍射光的相关参数.由衍射积分理论分析和模拟了输出光束的光强分布特性,所得分析结果与几何光学分析是一致的.结果表明,该器件能够输出无衍射光束.     

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。     

矢量衍射理论的级数解及其标量近似的有效性

当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似,甚至标量衍射理论都不再成立。文章在平面孔矢量衍射理论角谱表示的基础上,给出了衍射场纵向分量的级数解,指出在非傍轴区对衍射场矢量修正的必要性,分析了标量衍射理论的有效性。并以圆孔衍射为例进行了详细的数值计算,并就一些相关的问题进行了讨论。     

轴锥镜对高斯光束变换特性的研究

首先从理论上推导出了高斯光束经轴锥镜变换后的光束特性,即光场分布具有零阶贝塞尔函数的形式-无衍射光束;其次用实验验证了这种变换后的光束比高斯光束具有较小的发散角和较长的准直聚焦距离;最后给出了实验的结果和分析.     

无衍射光束参数的透镜变换

论述无衍射光束的基本参数的确定，提出用望远系统来改变无衍射光束参数的新方法，给出了各参数的变换公式．利用该方法可灵活方便地获得所需无衍射光的无衍射距离和中心光斑半径     

Fourier变换在Fraunhofer衍射中的应用

近代用傅里叶(Fourier)变换解决光学中的很多问题都是很有成效的。它实际上已发展为光学的一个新分支,通常称为傅里叶光学。傅里叶光学极大地发展了光学系统的成象理论,而且在这个理论的指导下,人们创制了不少更好的光学仪器和光学元件。本文并不泛泛地讨论傅里叶光学本身,而仅仅是专门论述傅里叶变换在夫琅和费(Fraunhofer)衍射(或称远场衍射)中的应用。     

标量衍射理论的级数解及其有效性

当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似不再成立;文章在标量衍射理论角谱表示的基础上,以平面波圆孔衍射为例,给出了衍射场的级数解,分析了级数解的有效性;级数解的适用范围与光束的束腰宽度、传输距离以及所使用的级数解的阶次有关;对受硬边光阑限制的光束,由于高频分量的贡献,当传输距离z较大时,高阶级数解的修正效果不好,甚至失效,级数解的有效范围将受到很大限制。     

无衍射光束参数的透镜变换

论述无衍射光束的基本参数的确定，提出用望远系统来改变无衍射光束参数的新方法，给出了各参数的变换公式，利用该方法可灵活方便地获得所需无衍射光的无衍射距离和中心光斑半径。     

傅里叶变换的无透镜光学实现

用发散球面波照明物体的自由空间菲涅耳衍射，实验物体的傅里叶变换；用汇聚球面波照明物体的自由空间菲涅耳衍射，实现物体的逆傅里叶变换，提供了一种无透镜傅里叶变换模式，对光学信息处理具有实用价值。计算机模拟结果验证了理论的可靠与可行。     

高斯光束的矩孔和圆孔衍射

应用亥姆霍兹方程和傅里叶变换，对高斯光束通过狭缝、矩孔和圆孔时的衍射时行了分析。在傍轴条件下导出了相应的近似公式，并给出了数值计算结果。     

Bessel光束经柱透镜的衍射光场

基于空间域中的广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论,导出Bessel光束通过柱透镜光强分布表达式,利用计算机模拟不同传播距离处的截面光强分布.利用轴棱锥产生Bessel光束,光束经过焦距为130 mm的柱透镜,用CCD拍摄柱透镜的后不同传播距离的处光强分布.结果表明:实验所得结果与理论模拟吻合,Bessel光束经柱透镜后将产生唇状焦散光束.     

无衍射光束簇

波动方程在笛卡尔坐标系、圆柱坐标系、椭圆柱坐标系及抛物线坐标系下可求得无衍射解,分别是余弦(Cos)光束、贝塞尔(Bessel)光束、马蒂厄(Mathieu)光束和抛物线(Parabolic)光束,它们组成了无衍射光束家族(又称亥姆霍兹光束).介绍这4种光束的具体表达式及光强分布图和自重建过程.最后,对4种无衍射光束进行比较,总结了无衍射光束的应用热点,并展望未来.     

一种空心光束的简易实现方法

利用玻璃毛细管作为空心波导,研究聚焦光束在其中的传输特性.实验结果表明:当聚焦光束以正射方式入射到空心玻璃毛细管波导时,经玻璃毛细管传输后的聚焦光束由原先的高斯光束变成零阶贝塞耳光束;而当聚焦光束非正射入射时,即聚焦光束以其光轴与毛细管中心细孔的中心轴成某一角度入射时,经传输后的聚焦光束由原先的高斯光强分布变为空心光强...     

高阶贝塞尔光束的Z扫描理论

以菲涅耳-基尔霍夫衍射理论为基础,研究高阶贝塞尔光束穿过非线性光学介质的衍射效应,从而解释高阶贝塞尔光束的Z扫描现象.通过对使用高斯光束、零阶贝塞尔光束、一阶贝塞尔光束、二阶贝塞尔光束和三阶贝塞尔光束的归一化Z扫描曲线对比,表明使用高阶贝塞尔光束较使用零阶贝塞尔光束的Z扫描具有更高的灵敏度.高阶贝塞尔光束的Z扫描为测量介质非线性光学系数提供了一种更为精确的测量方法.     

MATLAB在二元光学元件设计中的应用

本文提出利用MATLAB的FFT函数和IFFT函数,对高斯分布进行傅立叶变换,利用G-S迭代法,得到巴特沃斯(近似矩形)分布,从而获得二元光学元件的设计数据,实现对高斯波的均匀化处理.并给出了完整的设计程序.     

磁光盘存储器光学系统的研究

本文研究了可擦除磁光记录读出光学系统,分析了激光二极管整型系统,建立了扩束棱镜优化设计条件,推导出了最优偏振分光镜的物理模型。     

强非局域介质中1+2维高斯型损耗光孤子

运用变分法研究了1 2维傍轴高斯光束在小损耗强非局域非线性介质中的传输特性,得到了光束各参量的近似演化方程、束宽的近似演化规律和一个临界功率。当初始功率大于临界功率时,束宽按准正弦函数和准余弦函数规律作准周期性压缩变化;反之,当初始功率小于临界功率时,其束宽按准正弦函数和准余弦函数规律作准周期性展宽变化;当初始功率等于临界功率时,且损耗足够小时,可得到一个束宽缓慢展宽的1 2维高斯型损耗空间光孤子。     

无衍射J0光束的理论分析

由同一锥面上的平面波叠加,给出无衍射第一类零阶贝塞尔光束(无衍射J0光束)的解.利用衍射积分理论,导出平面波通过轴棱锥后的光场分布.数值模拟轴上光强和横截面光强的分布,结果证明无衍射光束的最大准直距离的模拟结果与几何光学近似完全吻合.同时,讨论光束半径和轴棱锥棱角对最大准直距离的影响.     

强非局域介质中的椭圆高斯型损耗空间光孤子

应用解析的方法研究了傍轴椭圆高斯光束在含小损耗椭圆对称强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、束宽的演化规律和2个临界功率。当椭圆对称强非局域介质的响应函数满足一定条件，这2个临界功率相等；当介质损耗足够小，初始功率等于这一临界功率时，傍轴椭圆高斯光束在传输中，其束宽保持缓慢展宽，可以得到椭圆高斯型损耗空间光孤子。     

光学窗口后向回波能量模型及特性研究

基于光学窗口后向回波的能量特性进行猫眼效应回波探测系统设计,利用Collins公式建立了光学窗口后向回波的能量模型,通过数值计算研究了后向回波能量的空间传输、空间分布、探测系统接收回波能量等特性,利用搭建的实验装置对模型进行了验证. 结果表明,后向回波能量特性与光学系统的焦距、离焦量、孔径以及入射角密切相关,解决了几何光学方法无法分析能量空间分布的问题;随着入射角的增大,回波光束形心相对激光发射中心会存在一定的偏差量;通过实验验证了在光学窗口视场范围内,入射角对于回波能量空间分布几乎没有影响.