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。     

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。     

解析圆孔和单缝的Fraunhofer衍射光强分布

借助计算机的数值计算比较圆孔和单缝的Fraunhofer衍射的光强分布，得出了两者的中央亮纹所对应的分布曲线拐点数不同的结论，这可以作为区分两者的一个显著标志。     

圆孔夫琅和费衍射光强分析

利用傅里叶变换方法得出了圆孔夫琅和费衍射光强分布的解析表达式，分析了光强分布的特点并讨论了它的物理应用。     

调制空心高斯光束通过圆孔与园环光阑的衍射特性

为了研究空心高斯光束及其通过圆孔与园环光阑的衍射特性,从COLLINS公式出发,利用Ma-ple软件进行了具体的数值计算.结果表明:取空心高斯光束阶数值为10,当圆孔孔径在1～1.1倍束腰时,横截面上光强调制明显.轴上光强随F的变化趋势为:当菲涅耳数小于4,出现调制现象;当菲涅耳数大于4时,衍射调制被抑制.圆环内孔径为0.9倍束腰,当外孔小于1.3倍束腰时,衍射后轴上光强随F出现周期振荡的调制特性;当外孔大于1.5倍束腰时,衍射后轴上光强调制被有效压抑.上述结果为选择光阑提供了合理参数.     

高斯光束传输中的衍射损耗

由于光学元件的通光孔径(横向尺寸)总是有限大的,因此,高斯光束在通过这些光学元件时会有衍射损耗.并引起光束横向场分布、结构(模式)的变化.另一方面,在光学系统设计时,也需要选择适当几何尺寸配置的光学元件,例如不同孔径大小和形状的光阑、空间滤波器等,利用不同阶光模通过它们时有不同衍射损耗来改变光场的横向分布,提高光束质量,进行光束整形或滤波等.在文[1、2]的基础上,我们以厄米-高斯光束为例对衍射损耗作了详细的数值计算和物理分析,所得结果对激光束传输过程中衍射损耗计算和模式结构分析有参考意义.     

用Gauss求积法计算菲涅耳圆孔衍射光强

以圆孔衍射为例,用Gauss求积法计算平面屏幕衍射的菲涅耳积分,得出被一个单色点光源照明的小圃孔的菲涅耳衍射区中任意点的光强。     

偏心高斯光束的描述与变换

分析了偏心高斯光束在三维空间的复振幅分布,强度分布以及在ＡＢＣＤ矩阵所描述的光学空间的变换。     

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.     

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。     

Fresnel圆孔衍射研究

Frosnel圆孔衍射是光学中的重要内容之一，目前大多讨论的是单色发散点光源经小孔后衍射会聚波在轴线上的光强分布规律，较多使用半波法和矢量图解法．本文从惠更斯-菲涅尔原理出发，并对单色发散球面波和单色会聚球面波入射经小孔后会聚衍射光波和发散衍射光波的衍射规律作了研究，得出了一些有意义的结论.     

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.     

菲涅耳圆孔衍射的积分理论

根据菲涅耳———基尔霍夫衍射公式，在傍轴条件下，对单色平行光正入射和点光源照射情况，定量得到轴线上光强的分布公式。     

点源圆孔衍射光场的计算

圆孔衍射对光束的传输与变换、光学成像系统的衍射成像及光信息处理的调制与滤波等方面有着重要作用。先由菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式得到点源圆孔衍射的积分表达式,然后提出点源圆孔衍射的一种数值计算方法,推导了点源圆孔菲涅耳衍射及其特殊情况夫琅禾费衍射的解析计算式,并利用Matlab软件模拟了傍轴区的衍射场,模拟实验表明了这两种计算方法都是有效而可靠的,有利于衍射理论与技术的发展。     

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．