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.     

无衍射J_0光束最大准直距离的研究

本文主要从惠更斯-菲涅尔衍射积分出发推导了无衍射光束的轴上光强和最大准直距离的计算公式,测量了平行光通过轴棱锥后产生的不同传输距离的无衍射光束的光强情况,讨论了不同的棱角的轴棱锥、不同的光阑半径对最大准直距离的影响情况。实验结果显示,当激光光束经过轴棱锥转换后在最大准直距离范围内光强分布近似为贝塞尔分布,符合无衍射光束的特性,由衍射积分理论的数值模拟和几何光学近似得到的无衍射光束的最大准直距离以及棱角与光阑半径对最大准直距离的影响和实验结果基本吻合。     

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".     

无衍射光束的轴上光强和最大准直距离

利用柯林斯公式推广,在柱坐标下的广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式,推导出用锥形透镜产生的近似无衍射光束的纵向传输分布,且进一步得到轴上光强公式,并用几何光学分析法得到最大准直距离的公式.根据数值模拟的轴上光强,分别讨论轴棱镜底角对轴上光强分布的影响,入射光束半径R、底角φ对最大准直距离Zmax的影响.实验结果表明,轴上光强随着底角的增大而增大,最大准直距离Zmax随入射光束半径R增大而增大并近似与R成正比,最大准直距离Zmax随底角增大而减小且近似与底角反比.     

无衍射光束最大准直距离的几何光学模拟与实验

利用几何光学方法对轴棱锥产生近似无衍射光进行分析,给出最大无衍射距离的几何表达式.利用光学设计软件ZEMAX对产生近似无衍射光的光路进行追迹,并模拟横向光强分布.通过几何分析、软件模拟及实验验证,讨论光束半径和轴棱锥底角对最大无衍射距离的影响.研究结果表明,最大无衍射距离随入射光束半径的增大而增大,且近似成正比;而最大无衍射距离随轴棱锥底角增大而减小,且近似成反比.     

不同结构的夫琅禾费三缝衍射光强分布及光强计算机模拟

运用光的衍射理论,推导出光通过不同结构的三缝衍射屏衍射的光波场分布的复振幅一般表达式,得出当平行光垂直照射在不同结构的三缝衍射屏上时,衍射光波场的光强分布规律,讨论光强分布的特点,对衍射图样和光强分布进行计算机模拟,并对模拟结果进行分析.     

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.     

统一色噪声近似定态分析一个染料激光模型

应用一般形式的统一色噪声近似得到了由量子噪声和色泵噪声驱动的激光模型关于光强分布的福克—普朗克方程，导出了光强分布解析式．全面描述了Ｌｅｔ等人的数值模拟及实验结果．     

光栅衍射光强分布的几种简易计算方法

光栅衍射光强分布公式严格的数学推导涉及比较复杂的数学物理知识.而用半波带法、振幅矢量法、三角函数法计算并分析光栅衍射光强分布,计算过程简捷,物理图像清晰,便于学习者更好地理解光栅衍射光强分布规律.     

高斯光束下的双缝衍射

依据基尔霍夫衍射理论,利用幂级数展开的方法推导出旁轴条件下高斯光束双缝衍射的近似光强计算公式,并通过数值计算对双缝衍射的基本特性进行了讨论,得出了与其他文献一致的结论,得出了高斯光束下的双缝衍射极小值点比平行光束双缝衍射的极小值点向外移,观察屏中心光能变小;光强分布可由激光斑在衍射屏处的参数调制的结论.     

高斯光束转换为匀强光束的衍射光学元件的研究

描述了用于径向对称光强转换的纯位相片的计算方法,给出了由高斯光束向匀强光束转换的位相片的数值分布结果,利用计算机模拟菲涅尔衍射,得到非常均匀的转换光束轮廓.对此位相片作16阶二元化后,仍有接近100％的衍射效率和很好的均匀性.     

正方形双孔夫琅禾费衍射光强分布

根据衍射的角谱理论,通过数值计算的方法,计算了由正方形双孔组成衍射平面的夫琅禾费衍射光强分布,并分析了其光强分布特征。     

菲涅尔近似下基元干涉光强分布的理论分析和计算机模拟

利用球面波的菲涅尔近似对基元干涉的光波场的分布进行了理论分析,得到了菲涅耳近似下基元干涉光强分布的表达式并用matlab进行了计算机模拟.     

二维反射光栅衍射畸变的光散射方法研究

利用光散射方法理论分析了二维反射式正弦光栅衍射场,得到了衍射极大光点的佗置坐标,并讨论了衍射极大光点位置的性质与畸变问题.对于与人射而垂直方向变化的栅线衍射极大光点,给出了畸变的坐标曲线并其进行了数值计算.实验测量正弦反射光栅衍射的光强分布,各级衍射极大光点的位置分布与理论结果很好地符合.     

矩孔夫琅禾费衍射的解析解和数值解

通过对衍射屏透光函数进行二维傅里叶变换和离散型快速傅里叶变换,分别得到矩孔夫琅禾费衍射的光强分布的解析表达式和数值结果。然后借助Matlab软件强大的作图功能实现了两种情况下光强分布的可视化仿真,具体分析了衍射图像随矩形孔径大小的变化情况。最后通过将数值解和解析解直接比较,指出提高数值解图像分辨率保证结果有效可靠的关键性因素是对输入信号进行适当的补零。     

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.     

球面波照射下Ronchi光栅的菲涅尔衍射及计算机模拟

用频谱分析的方法分析了球面波照射下朗奇光栅的菲涅尔衍射,分析了复振幅及光强分布,并做了复振幅与光强的计算机模拟,由模拟结果讨论了菲涅尔衍射区的泰伯特像的特征。     

平面波照射下Ronchi光栅的菲涅尔衍射及计算机模拟

用频谱分析的方法分析了平面波照射下朗奇光栅的菲涅尔衍射,分析了复振幅及光强分布,并做了复振幅与光强的计算机模拟,由模拟结果讨论了菲涅尔衍射区的泰伯特像的特征。     

光的衍射的理论分析及Mathematica仿真模拟

首先利用旋转矢量从理论上推出了光的多缝干涉的光强分布公式,并将狭缝数N→!,从而得到光的单缝衍射光强分布,进而在多缝干涉和单缝衍射的基础上得到了光栅衍射光强分布.此外,将Mathematica仿真模拟应用到光的衍射课堂教学中.基于Mathematica软件的交互功能,利用Mathematica的Manipulate命令对单缝夫琅禾费衍射和光栅衍射做了仿真模拟,获得了相应的可以调节各参数(如波长、狭缝宽度、光栅常数等)的动态图形.这对学生建立清晰的物理图像,更好地理解光的衍射的物理规律有很好的促进作用.     

飞秒激光脉冲经小孔衍射后的近场光强节点

应用数值求解格林函数的方法，计算模拟了飞秒脉冲通过亚波长小孔的衍射光场. 首先将具有高斯时间轮廓的飞秒脉冲展开成一系列简谐光波的叠加，对每一个频率的简谐光波进行数值计算，得到该频率的衍射光场的空间分布, 然后对所有频率的衍射光场进行反傅里叶变换得到光场随时间的变化.分析发现,飞秒脉冲通过小孔后沿界面向小孔两边传播，并且在该传播过程中, 衍射光场会在介质的分界面上和在接近界面的区域中形成光强的节点.