异常空心光束通过环形硬边光阑的传输特性

通过把环形光阑函数展开为复高斯函数的方法,利用柯林斯衍射积分公式,推导出了异常空心光束通过环形光阑的传输近似解析公式.通过数值计算,对异常空心光束通过圆环形硬边光阑的传输特性进行了研究.结果表明,衍射特性与光阑宽度、光阑内径等参数密切相关.其结果对控制光束和光学系统设计具有一定的参考价值.     

异常空心光束通过硬边光阑失调光学系统的传输

运用光阑函数的复高斯展开和广义衍射积分公式,推导出了异常空心光束通过带硬边圆形光阑失调A BCD光学系统的近似传输公式。作为应用特例,通过数值计算,研究了异常空心光束通过硬边光阑失调光学系统的传输特性。结果表明,衍射光束的归一化光强分布和传输规律与光阑宽度、失调量、传输距离等因素密切相关。     

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。     

光阑对暗中空涡旋光束轨道角动量的影响

基于推广的复高斯函数展开法,分析了具有轨道角动量的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束通过含光阑光学系统传输的解析公式,理论推导了空心LG光束在柱坐标系下光子轨道角动量密度函数及其态矢.对1阶LG涡旋光束通过光阑后的光场分布情况进行了数值分析,在两种典型含光阑系统物理模型下分析了遮拦比对不同波长LG光束传输特性的影响,研究了LG光束通过光学系统后的相位分布及轨道角动量密度变化.结果表明,光阑系统遮拦比对LG涡旋光束通过光阑后的传输特性的影响因光束波长不同而异,遮拦比对光束轨道角动量密度影响较大,对光束束径及光轨道角动量影响不明显.研究结果可为在空间光通信中利用涡旋光束光子轨道角动量编码信息提供理论依据.     

厄米-高斯光束通过光阑的传输特性

对厄米-高斯(H-C)光束通过透射率为高斯分布的硬边光阑的传输特性进行了研究.采用硬边光阑函数可被展开为复高斯函数叠加的方法,推导出了近似的解析传输公式,并对厄米-高斯光束通过薄透镜的光强进行了数值计算.     

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".     

平顶高斯光束通过硬边光阑复杂光学成像系统的近似传输公式

采用将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法和矩阵分解的技巧,推导出了平顶高斯光束通过含有一个和两个硬边光阑复杂光学成像系统的近似传输公式,并利用近似传输公式研究了其传输特性.     

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.     

双半高斯空心光束的传输特性及其形成研究

提出了一种新型的空心光束一双半高斯空心光束．建立了双半高斯空心光束在自由空间的传输模型,模拟得到了不同传输距离处的光场分布,即在近场开始为三维势阱分布,当传输到一定距离时,双半高斯空心光束演化成了实心高斯光束,呈现出“自聚焦”特性．实验上设计出分光对偶反射式光学系统,获得了双半高斯空心光束．通过对不同距离处垂轴截面光环的光强分布进行测试,结果表明与双半高斯空心光束传输模型基本相符．     

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．     

基于MATLAB对菲涅耳圆孔衍射的模拟

MATLAB软件具有强大的计算和可视化功能,可以较为精确地模拟光学实验的结果,使复杂、抽象的光学现象变得具体、直观。基于MATLAB编程,模拟了菲涅耳圆孔衍射的光强分布。结果表明:衍射花样由一系列明暗相间的同心圆环组成,衍射花样结构(亮暗环数目及排列顺序)由观察屏中心点所对应的半波带数k决定。k相同,则衍射亮暗环的半径由圆孔半径唯一决定。无论k为奇数或偶数,圆孔衍射花样的中心光斑半径均符合夫琅和费圆孔衍射的爱里斑半径公式。     

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。     

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.     

大气湍流对IM/DD无线激光通信系统误码率的影响

分析了湍流大气中的高斯光束传输模型,忽略系统其它噪声,仅考虑大气湍流和量子噪声引起的系统误码率.推导出了大气湍流和量子噪声与系统误码率之间的关系,然后通过数值仿真,分析了大气湍流和量子噪声对IM/DD无线激光通信系统的影响.结果表明:在一定通信距离下,增大接收天线孔径或者发射光束的腰斑半径,能够有效减小大气湍流造成的系统误码,提高系统对湍流的抗干扰能力.这为设计更合理的无线激光通信系统提供了理论依据.     

基于CCD技术的圆孔衍射实验改造研究

结合现代CCD技术,对传统的夫琅禾费圆孔衍射实验进行改造,在保留原有实验的基础上增加了球面波圆孔衍射现象的观察与分析、圆孔衍射测量波面曲率半径或光束准直度实验等新内容,更新了实验手段,提高了实验层次。     

大气湍流强度对受限拉盖尔高斯光束轴向光强分布影响的模拟

由Huygens—Fresnel原理,给出了在大气湍流中受到发射圆孔限制的拉盖尔高斯光束轴向光强的表达式．运用MAPLE模拟,得到了不同湍流强度、不同波长、不同发射圆孔孔径下轴上光强的分布图形．结果表明：在不同的拉盖尔高斯光束阶数下,轴上光强在近场发生振荡,幅度随湍流的增强而降低,周期随传输距离的增加而拉大,在远场,随着传输距离的增加,振荡逐渐消失,光强下滑平稳;最后一个平均光强极大值大小与湍流强度关系密切,湍流弱,其大小变化小,孔径大,其位置远;阶数大或波长相对长,轴上光强相对高．     

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。     

高斯光束通过多级空问滤波器系统的传输方程

以Collins衍射积分公式为基础,利用A0CD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之和的方法,推导出了高斯光束通过多级空间滤波器系统的传输方程,并用数值计算加以说明。