超短洛仑兹脉冲光束的传输性质研究

利用理论解析推导的方法给出了超短洛仑兹脉冲光束的解析解。这种脉冲光束解的频率分量可以表述为高斯函数与洛仑兹函数相乘的形式,并且瑞利距离相同。较为详细地研究了自由空间中超短洛仑兹脉冲光束的传输性质,所得结果对试验中超短脉冲的制备和实际应用具有一定的理论指导作用。     

双曲正弦-高斯型超短脉冲光束及其传输特性

在傍轴近似条件下,给出了一组超短脉冲光束的解析解,称为双曲正弦-高斯型超短脉冲光束.对这种超短脉冲光束及其在自由空间中的传输过程进行了较为细致的研究.结果表明双曲正弦-高斯型超短脉冲光束光强的横向分布在脉冲中部为双曲正弦-高斯型,而在脉冲头部和尾部则为高斯型,该脉冲光束的脉冲波形在传输中始终为双曲正弦-高斯型.该脉冲在轴上传输时有脉冲极性反转现象,在轴外有脉冲延迟现象.     

单周期以上双曲正割脉冲光束的传输性质

从傍轴波动方程出发,给出了超短双曲正割脉冲光束的解析解.此解可以描述单周期以上的超短双曲正割脉冲光束.此脉冲光束解的每个频率分量都是高斯函数与双曲正割函数乘积的形式,具有相同的衍射距离参数.对这种超短脉冲光束在自由空间中的传输性质进行了研究.     

群速度色散介质中超短脉冲优美厄米高斯光束的演化

得到了群速度色散介质中超短脉冲优美厄米高斯光束的解析解.通过例子,比较了不同传输距离、不同脉冲长度、不同群速度色散系数下超短脉冲优美厄米高斯光束的传输行为.分析了群速度色散体介质中超短脉冲优美厄米高斯光束传输过程中的时空耦合现象,特别是光束边沿的脉冲延迟效应.     

部分相干电磁光束在线性增益(损耗)介质中的传输特性

根据Wolf提出的电磁光束模型和部分相干光理论,以电磁高斯-谢尔模型光束为例,推导出光束在线性增益(损耗)介质中传输的交叉谱密度矩阵,研究介质传输场中强度和偏振度的变化特点.研究结果表明,任意电磁光束在线性增益(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;但对偏振度却没有太大的影响.波数实部Kr越小,轴上偏振度越大;相干长度δyy越小,轴上偏振度越大.当光源处的相干长度δxx与δyy取值相同时,尽管传输距离不断增大,光束在传输过程中的偏振度不发生变化.光源处的偏振度P(0)越大,轴上偏振度也越大.     

非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场传输特性

为了研究非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场传输特性,从非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束概念出发,运用Wigner分布函数,对非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束远场特性进行了理论分析,得出了一阶情况下的解析传输公式及光强分布表达式,根据仿真结果分析出表达式中3个主要参数f、fσ、g对厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输的影响,在调制参数g一定时,束腰参数f和相干参数fσ对非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束的非傍轴性起了至关重要的作用;非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束在传输过程中当g不变时,其远场发散角的渐进值也会因fσ的增大而减小.     

高功率高纯度远场矢量光束特性研究

传统的矢量光束自由空间光通信系统的载波为单光束,其远场光束因衍射而呈现低功率密度,不利于光接收.研究由阵列矢量光束相干合成的高功率高纯度远场矢量光束的特性.结果表明,由阵列矢量光束远场合成高功率高纯度的矢量光束,需要一定的建立距离,且子光束数量、离轴距离、束腰半径都直接影响建立距离.具体来说,子光束数量越多建立距离越短,最大光功率越高;缩短离轴距离可缩短高纯度矢量光束的建立距离,提高远场矢量光束的最大光功率;增大束腰半径同样能提高远场矢量光束的最大光功率,但延长了高纯度矢量光束的建立距离.     

光束控制系统中热效应的影响

编制了四维仿真程序,用以研究光束控制系统中的热效应对强激光传输的影响.作为数值模拟例,用Strehl比、可聚焦能力(即86.5%环围功率半径)、像散参数和光束重心偏移表征远场光束质量,研究了初始场分布为高斯和平项分布的光束通过光束控制系统传输时热效应对远场光束质量的影响.远场光束质量与初始场的空间分布有关,且随发射功率增大而变差.     

Compton散射对强双折射光纤矢量调制不稳定性的影响

研究了多光子非线性Compton散射对入射光脉冲在强双折射光纤中传输的影响,给出了光脉冲传输满足的非线性薛定谔方程,讨论了光的偏振方向沿两个双折射轴的分量强度相等时,在正常色散区和反常色散区所产生的调制不稳定性. 结果表明:在不同的色散区,对应不同的功率区域,光脉冲有不同的增益谱,当双折射性质发生变化时,该增益谱比散射前有更加明显的不同.     

双高斯空心光束的传输特性分析

对双高斯空心光束经非线性介质后传输和直接经自由空间传输的两种方式分别进行了数值模拟,研究了双高斯空心光束在两种介质中的传输特性.研究结果表明,双高斯空心光束具有稳定的近场传输特性,而在远场光束中心暗斑将消失,此时轴上的光强变为最大,且在中心边缘出现衍射环;同时在远场,经非线性介质后传输比直接在自由空间中传输的轴上光强增加更快.