高斯光束的圆孔衍射

本文用计算机较严格地计算了高斯光束对不同园孔衍射花样图,这对于激光工程枝术应用有重要的实际意义.     

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.     

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。     

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.     

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。     

相干叠加偏心高斯光束的传输特性

对由两束相对传输的偏心高斯光束相干叠加而成的光束的传输特征进行了研究，结果表明，这种光束的传输因子Ｍ＾２不是常数，而是随传输距离振荡的，为了消除振荡，引篱平均光束传输因子－／Ｍ＾２这一新概念。     

偏振高斯光束并合的传输变换特性

利用光束相干偏振（BCP）矩阵来描述光束的偏振特性，采用高斯型线偏振光按一维排布的并合模型，对并合光束的偏振度进行了深入研究，结果表明并合光束的偏振度在横截面上是不均匀的，且随传输距离变化，还与子光束间距及子光束偏振方向夹角等参数有关，非相干并合光束的光强与子光束的偏振特性无关，而相干并合光束的光强与子光束的偏振特性有关，两种并合方式所得的并合光束光强均与子光束数目，间距等参数有关。     

圆平顶高斯光束在单轴晶体中的传输特性

基于光束在各向异性单轴介质中的傍轴矢量传输理论,导出了圆平顶高斯光束在单轴各向异性晶体中的传输公式,并利用此解析式作数值计算和分析了圆平顶高斯光束在单轴晶体中的传输,研究了各向异性介质对x方向偏振的圆平顶高斯光束偏振特性的影响.研究表明,晶体的各向异性对光束的偏振和圆对称性有较大影响.     

标量高斯光束的能量传输

应用标量光场的能流密度矢量 J的定义 ,计算了高斯光束在自由空间传播时 ,其光束传输轴横截面上的光强、光斑区域的能流及总能量 ,并与传统光强定义的相关结果进行了比较。计算结果表明 ,对基模高斯光束 ,仅当 kω0 1(ω0 λ)时 ,传统光强的定义才近似成立 ,否则必须采用光强的精确定义。进一步指出了高斯光束作为波动方程傍轴近似解的条件。     

高斯涡旋光束在ABCD光学系统中的传输

 为了研究高斯涡旋光束在ABCD 光学系统的传输演化规律,基于广义惠更斯菲涅耳积分公式,推导了拓扑荷为+1 的高斯涡旋光束经ABCD 傍轴光学系统传输的解析表达式,并数值模拟和分析高斯涡旋光束在自由空间传输中4 个观察平面上的光强分布和相位分布的特点.结果表明:随着传输距离的增加,高斯涡旋光束的光斑尺度明显增大,但光强也随之减小;同时从相位奇异点发出的等相位线由射线变成弧线,最终形成螺旋线结构.     

平顶高斯光束的解析传输公式

该文从Collins公式出发，对平顶高斯光束的传输特性进行了研究，推导出了其通过ABCD光学系统的解析传输公式，并且给出了计算例子．研究表明：N阶平顶高斯光束通过ABCD光学系统后的传输可以表示为N个合流超几何函数(库默尔函数)的叠加．     

另类非傍轴TM高斯光束的传输解

当激光束的横向光斑尺寸是波长量级甚至是亚波长量级时,傍轴近似失效,必须采用非傍轴描述.高斯光束作为球面激光腔的横基模,迄今为止已提出很多方法来描述非傍轴条件下的高斯光束.赫兹矢量呈高斯分布的另类非傍轴TM高斯光束,是麦克斯韦方程组的高斯波解,是共焦腔和半共焦腔的本征值.为了进一步分析其传输特性和指导应用,在近场将另类非傍轴TM高斯光束的积分解表示成f的幂级数形式的级数解,并退化到傍轴条件给出了傍轴解.所给出的级数传输解对传输距离和初始高斯半宽度有一定的适用范围.在远场利用静止位相法给出了解析的光场,同时对另类非傍轴TM高斯光束的源分布和传输强度分布作了计算和分析,显示了其与一般非傍轴高斯光束的差异.     

ABCD矩阵与像散椭圆高斯光束的传输变换

从高斯光束复参数的三角形式和菲涅耳数出发，利用复数分式线性变换方法推导同高斯光束变换的类几何光学公式和焦移公式。分析像散椭圆高斯光束的传输变换特性，推导出半导体激光束的像散校正与旋转对称化变换公式。修正和扩展了某些文献中的表达式。设计了半导体激光水准仪的光学系统。     

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.     

高斯光束的反向传输变换

用高斯光束的复数表示和ＡＢＣＤ定律,讨论了高斯光束的反向传输变换,并求出了表述高斯光束的几个重要参量。     

空心光束在损耗和增益介质中的传输特性

从复数波数定义和广义惠更斯-菲涅尔积分出发,推导出空心光束在介质中通过旁轴ABCD光学系统后的一般传输公式。在此基础上,结合光强二阶矩方法,给出了相应的一般束宽变换公式。通过数值分析研究了介质传输场中强度分布和均方根束宽的变化特点。研究结果表明,空心光束在增益或者损耗介质中传输时,当其为增益(损耗)介质时,会增强(衰减)光束的强度;但对均方根束宽却没有太大的影响。     

高斯光束通过硬边光阑成像系统的传输方程

以Collins衍射积分公式为基础，利用矩阵分解与物理实现的技巧，以及将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数叠加的方法，推导出了高斯光束通过含有一个和两个硬边光阑复杂成像光学系统的传输方程，并用数值计算加以说明。     

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".     

高斯光束通过有环形光阑限制的ABCD光学系统的传输

对高斯光束通过含有环形光阑的一阶ABCD光学系统的传输进行了研究，采用将圆形域函数表示为复高斯函数叠加的技巧，推导出了解析的传输公式．高斯光束通过圆孔和圆屏光阑的传输公式可作为我们理论模型的特例得出，对高斯光束通过有光阑限制的薄透镜聚焦系统进行了数值计算，计算结果与直接由Collins公式所得结果一致，但我们的方法可节约大量机时。     

高斯光束经球面透镜——圆锥透镜系统衍射后的光强分布

本文首次计算了由会聚球面透镜与圆锥透镜组成的激光环形聚焦光斑的光强分布、光能量集中分布以及离焦在由的衍射场分布，所得到的光场分布表达式。很适合于进行数值计算。