高斯光束在强非局域介质中的传输特性

本文从Helmholz方程出发导出了高斯光束在强非局域非线性响应介质中所满足的非线性薛定谔方程,并利用对任意实对称响应函数泰勒级数展开的技巧,得到了二维强非局域非线性介质中光束传输的高斯光束的近似解析解。分析结果表明:束宽解是三角函数型,得出束宽幅度比、以及束宽波动周期都和入射功率的关系。     

涡旋光束嵌套高斯光束在湍流大气中的传输

研究大气湍流波像差中的散焦和像散两种低阶像差对聚焦涡旋光束嵌套高斯光束焦面光强的影响,并用数值模拟的方法分析接收焦面平均光强分布随光束聚焦距离、拓扑荷数、湍流强度等参数的变化特性.结果表明:随着传输距离和大气折射率结构常数的增大,复合光束焦面光强峰值降低,光斑半径增大,光斑漂移现象明显,而接收焦面内的光强分布仍保持其高斯分布规律.说明涡旋光束和高斯光束经大气湍流后具有相同的强度起伏,有利于接收端的相干检测.     

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.     

非局域耗散介质中椭圆高斯光束的传输特性

利用变分法对傍轴椭圆高斯光束在耗散的并具有椭圆对称响应的强非局域克尔介质中的传输特性进行了研究,得到了光束各参量所满足的演化方程．结果表明：当损耗足够小时,不同入射功率情况下椭圆高斯光束的长、短轴分别作不同周期、不同幅度的周期振荡,并总体呈现展宽趋势．     

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.     

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.     

基于高斯光束的SOI平面光波导的耦合效率研究

利用GRIN介质对高斯光束在出射端面聚焦的特性,研究了对称GRIN介质中单模SOI平面波导的耦合效率特性。对于同一入射波长而言,TM波的耦合效率较大;对于1550nm的通信波长而言,使TE和TM偏振光的耦合效率恰好相同的最佳耦合条件为α＝0.25μm-1,Δx＝0,θ＝0?,且耦合效率均为84.1%。     

高斯-谢尔模光束在湍流大气中的传输特征参数

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和Winger分布函数(WDF)二阶矩的定义,推导出高斯-谢尔模型(GSM)光束在湍流中的均方根束宽、角宽以及M2因子的解析表达式,并进行了详细分析和数值计算.结果表明,它们分别随光束的相干长度σ、束腰宽度w0、波长λ、湍流的折射率起伏结构常数C:和传输距离z的变化而变化.随着C2n和z的增大,以及σ的减小,GSM光束在湍流大气中的均方根束宽、角宽以及M2因子明显增大.     

非局域介质中单光束高斯型孤子传输的解析解

从光束传输满足的一般非线性薛定谔方程出发,利用强非局域介质中介质响应函数的特点,对非线性方程进行合理处理,得到光束传输满足的线性方程,使得找寻强非局域介质中光束传输的解析解成为可能.针对单高斯光的演化情况详细地给出了利用这一模型求解光束解析解的过程,使得利用叠加原理求解该介质中多光束传输,并进而实现光控制光成为可能.     

涡旋偶极子高斯光束在海洋湍流中的传输特性

在考虑湍流特性之后,本文对线偏振涡旋偶极子高斯光束在海洋中的传输进行了研究.研究获得的结果显示,随着海洋均方温度耗散率c_T的增大,从而引起光束在海洋湍流中传输后的相干长度p_0的减小,使得涡旋偶极子在传输过程中旋转角度未达到90度既已出现湮灭,光强分布最终演变为高斯分布.由于海洋湍流的影响,入射完全相干涡旋偶极子光束在传输过程中演变为部分相干光束,相干度在传输截面上的分布在传输过程中也出现旋转,且顺时针旋转的速度与双涡旋结构旋转的速度一致,并最终演变为纵向三瓣结构.     

THz频段圆波导传输特性的特征方程分析法

针对THz频段采用金属电导率趋肤效应模型会引入传播常数误差的问题,提出了一种非理想导体圆波导传输特性的特征方程分析法.首先基于圆波导中的场方程及电磁场边界条件得到了关于传播常数的特征方程;其次在特征方程中采用非理想导体电导率的经典驰豫模型,通过数值求解得到了圆波导的传播常数.与采用变分法计算传播常数的结果相比,特征方程法可在全频段上精确表征圆波导的传输特性.仿真结果表明:与传统变分法相比,圆波导特征方程分析法得到的衰减常数相对误差在10 THz时可减小66％;与传统的金属电导率趋肤效应模型相比,特征方程分析法采用金属电导率经典弛豫效应模型得到的衰减常数相对误差在6 THz时可减小31％.     

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。     

渐变平板波导的传播特性修正WKB法分析

本文基于通常的WKB法计算渐变平板波导传播常数的误差较大,提出了一种修正WKB方法,其计算结果在近截止区比通常WKB法有较大的改进。     

确定一维单模波导模特性的差分波束传输法

应用类Ｃｒａｎｋ－Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ差分格式的波束传输法精确获得两类典型一维单模平板波导的模特性，为ＦＤ－ＢＰＭ法推广到形状复杂的三维波导器件的模拟打下基础。     

SOI光波导传输机理及其损耗的研究

分析研究了ＳＯＩ光波导传输机理,并对其传输损耗进行了计算,加快ＳＯＩ光波导的实用化。     

基于Mindlin板的圆盘粘弹性波导吸振器研究

本文基于 Mindlin板理论 ,从圆盘动力学方程出发 ,在粘弹性材料本构关系基础上 ,讨论柱面波在圆盘粘弹性波导吸振器中传播和耗能规律 ,并讨论了振动能量耗散率与圆盘几何参数、材料参数及振动波频率的关系 ,研究及计算机仿真表明 ,圆盘粘弹性波导吸振器具有较好的减振效果     

初等强度理论在计算空心圆杆剪应力时的应用

空心圆杆弯曲剪应力理论公式比较复杂,应用不便,本文对某些工程实际问题,按初等强度理论方法将问题予以简化,得出圆环内、外半径比b/a≥0.6时,在一定范围内可用初等理论公式代替弹性理论公式。     

非对称加载旋磁介质矩形波导中的TEM场

本文全面得出了矩形波导中加载旋磁介质可以出现TEM场区的特性,并导出了全部四种磁化状态下的特征方程以及出现TEM场时的介质参数、尺寸和电磁波频率之间的关系式。