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.     

高斯光束对荧光共焦显微镜分辨率的影响

研究一定光源孔径、束斑的高斯光束对荧光共焦显微镜横向、纵向分辨率的影响，导出了荧光功率传输函数、三维响应函数．数值计算结果表明：与一定光源孔径的平行光束比较，采用高斯光束可以获得更好的横向、纵向分辨率．     

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。     

高斯光束的圆孔夫琅禾费衍射

利用菲涅耳-基耳霍夫衍射原理对高斯光束通过有限圆孔的夫琅禾费衍射进行了详细的理论分析,给出了高斯光束在的夫琅禾费衍射区的光场分布,并与平面波的的圆孔夫琅禾费衍射进行了粗略的比较。     

高斯光束的微圆孔衍射变换的计算及其仿真

由菲涅尔-基尔霍夫衍射公式得到高斯光束的微圆孔衍射的积分式,推导了该积分式的数值算法和解析算法,用Matlab软件进行了仿真实验研究高斯光束的微圆孔衍射变换,有助于激光束衍射实验及其测控理论与技术的研究.     

用激光流速计进行多点流速测量

非定常流中流速分布及湍流中欧拉空间关联函数都需要同时测量各空间点的速度作为时间的函数。为此,我们从理论上研究了四种不同的多点激光流速计方案,它们分别是:1.平行光束装置,2.单光束——光栅装置,3.单光束——双狭缝装置,4.平行光束——光栅装置。经比较后知道,单光束——光栅装置的空间分辨率及“不确定性”都优于平行光束及单光束——双狭缝装置。可以利用双光束——光栅装置测量欧拉空间关联——侧向及纵向速度关联。我们已在平行光束装置上作了大量实验,得到相距2.5mm的二点A和B的平均流速及湍流强度。     

高斯光束的傅里叶变换

利用傅里叶变换的方法研究高斯光束经过圆孔衍射后的光场分布,基于光学衍射理论探究了高斯光束傅里叶变换的光学实现,得出高斯光束的准确的傅里叶变换可通过圆孔夫琅禾费衍射的光学系统来实现,并通过计算机模拟实验验证了结论的正确性.     

锥状双半高斯空心光束退衍射远场传输特性研究

利用柯林斯公式条件下的传输模型研究了处于锥状发射状态的双半高斯空心光束的远场传输特性, 由于该种空心光束具有一定的锥角, 起到了补偿衍射的作用, 使得空心光束的内径随着传输距离的增加而近似按几何光学传输规律增大, 表现出了退衍射传输现象. 为此, 研究了在非柯林斯公式条件下锥状双半高斯空心光束的远场光强分布, 结果表明可以利用该条件下传输模型来表征锥状双半高斯空心光束的远场传输特性. 在实验上, 利用分光对偶反射光学系统获得了锥状双半高斯空心光束, 并测量了该种空心光束在不同传输距离处的内径, 所测得的数据与非柯林斯公式条件下的传输模型相吻合.     

空心高斯光束通过圆孔形硬边光阑的传输特性

通过把圆孔光阑函数展开为复高斯函数的方法,推导出了空心高斯光束（HGBs）通过圆孔光阑的传输近似解析公式,并对空心高斯光束通过圆孔形硬边光阑的传输特性进行了研究,分析了不同半径下的光阑对输出光束的影响。分析结果表明,衍射特性与空心高斯光束的阶数、光阑半径等因素有关。     

涡旋光束的轨道角动量双缝干涉实验研究

利用计算机全息振幅二元光栅对基模高斯光束进行衍射,实验产生不同阶次拉盖尔-高斯（Laguerre-Gaussian,LG）涡旋光束,用得到的不同阶的LG光束进行双缝干涉实验,根据采集到的干涉条纹扭曲方向及条纹扭曲程度实现涡旋光束轨道角动量的测量,通过调整实验光学系统,分析了LG光束轨道角动量的测量精度.结果表明,基模高斯光束束宽与全息光栅尺寸的合理选择会影响到生成的涡旋光束质量.在确定基模高斯光束束宽的情况下,双缝间距与光束束宽的比例为1：1.5时,双缝对生成的LG光束干涉条纹扭曲效果明显,LG光束轨道角动量测量误差最小.     

拉盖尔-高斯光束拓扑荷值的三角孔测量

基于三角孔衍射方法,测量了拉盖尔-高斯(LG)涡旋光束的拓扑荷值。当LG涡旋光束照射在三角孔衍射屏上后,在其后的傅里叶频谱面形成衍射三角点阵状光强分布;通过角点阵外边上衍射点数来确定拓扑荷值,拓扑荷的符号通过三角点阵的方向来确定。数值模拟和试验结果表明:该方法能有效测量LG光束的拓扑荷值,测量范围达到了±9。     

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.     

关于高斯光束复参数q满足ABCD定律的证明

假设高斯光束复参数满足ABCD定律,由此可根据激光理论和Collins衍射积分求解出射高斯光束的复参数表达,结果与实验相符。这就证明假设成立,即证明高斯光束复参数满足ABCD定律。文章还同时给出关于这个问题的Fourier衍射积分证明方法,佐证了文中证明是正确的。     

超高光束质量研究及进展

超高光束质量研究及进展王绍民赵道木（杭州大学物理系３１００２８）基模高斯光束被认为是理想光束，或是衍射极限光束。是否有可能实现一种光束超过高斯光束，便是本文要研究的内容。提出了边界波具有π跃变性质的假说，作为惠更斯－菲涅耳原理的补充。根据边界衍射波理...     

激光高斯光束表达式的一种导出方法

给出了从波动方程导出高斯光束表达式的一种方法,推导结果与谐振腔衍射积分理论的结果一致,同时也证明了高斯光束和均匀平面波、球面波一样,也是波动方程的一个解.推导过程丰富了教学内容,开阔了学生思路,加深了对高斯光束的理解,产生良好的教学效果.     

离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性

基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,研究了离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性,推导了离轴径向偏振高斯光束在自由空间中非傍轴传输的解析表达式,并与傍轴的情况进行了对比.研究表明:f参数、离轴系数和传输距离对径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性有着重要的影响,而且,传输距离较远,离轴径向偏振光束的光斑向光轴靠拢,表现出较强的离轴修复能力.这些结论在多束离轴激光束进行光束合成和光束整形的研究中具有重要意义.     

截断参数对透镜衍射场分布的影响

基于菲涅尔衍射积分和将硬边孔径函数展开成有限项复高斯级数方法推导出了计算透镜衍射光强分布的解析表达式.所得的解析表达式克服了直接计算衍射积分的困难.应用这个表达式研究了截断参数(透镜的半径与高斯光束束腰半径的比值)对透镜衍射场分布的影响.数值结果显示,由于透镜的孔径对高斯光束的截断使得焦点向着透镜迁移,截断参数愈大,焦移量愈大,成像光斑愈大.     

双曲正弦平方高斯光束通过EIT介质的传输特性

为了研究双曲正弦平方高斯光束通过四能级EIT介质的传输特性,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式推导双曲正弦平方高斯光束通过四能级EIT介质的传输解析公式,并利用该公式分析双曲正弦平方高斯光束通过四能级EIT介质的传输特性。研究发现,通过改变偏心参数或者四能级EIT介质控制光的拉比频率就可以实现对不同传输位置的光束进行整形,同时发现了一种调控双曲正弦平方高斯光束光强的新方法。     

高斯-贝塞耳光束的Z-扫描技术

对使用高斯－贝塞耳（ＧＢ）光束的Ｚ－扫描技术理论进行了研究,结果发现：理想高斯光束即使有一个很小偏高,也会导致测量灵敏的显著变化;用一个小的贝塞耳光束调速斯光束,Ｚ－扫描的灵敏度比用常规的高斯光束增加４０倍以上。