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梯度折射率介质中可控空心光束的传输特性

光电子技术 2012年第4期32卷 236-241页

作者：朱焯炜苏宙平江南大学理学院江苏无锡214122

为了研究可控空心光束在梯度折射率介质中的传输特性,采用广义惠更斯-菲涅尔积分公式,推导出可控空心光束在梯度折射率介质中通过旁轴ABCD光学系统后的一般传输公式。在此基础上,结合光强二阶矩的方法,给出了相应的一般束宽变换公式。... 详细信息

为了研究可控空心光束在梯度折射率介质中的传输特性,采用广义惠更斯-菲涅尔积分公式,推导出可控空心光束在梯度折射率介质中通过旁轴ABCD光学系统后的一般传输公式。在此基础上,结合光强二阶矩的方法,给出了相应的一般束宽变换公式。通过数值分析研究了梯度折射率介质传输场中强度分布和均方根束宽的变化特点,讨论了介质梯度折射率系数、空心光束的阶数、控制参数p对传输特性的影响。研究结果表明,在梯度折射率介质中,可控空心光束轴上光强和束宽随着传输距离呈现周期性变化。空心光束的阶数和控制参数p对光强分布和均方根束宽影响较大。并且在光强峰值位置处,光强分布不再保持原来暗中空的特性,而是迅速变为类高斯分布。

关键词：物理光学传输特性广义衍射积分方法可控空心光束梯度折射率介质

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余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

强激光与粒子束 2011年第4期23卷 890-894页

作者：宋宏远张廷蓉陈森会黄永超李艳桃张伟林四川师范大学物理与电子工程学院成都610066

为了研究光束在梯度折射率介质中的传输规律,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输的解析表达式,对余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,并进一步讨论了介质梯度折射率系数和调... 详细信息

为了研究光束在梯度折射率介质中的传输规律,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输的解析表达式,对余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,并进一步讨论了介质梯度折射率系数和调制参数对传输特性的影响。结果表明,余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输时,轴上光强分布呈现周期性变化,横向光强分布受梯度折射率系数和调制参数影响较大。余弦高斯光束传输时具有不稳定性,通过适当调节参数,可在空间某位置实现余弦高斯光束的整形。

关键词：余弦高斯光束广义衍射积分法梯度折射率介质传输特性近轴光学系统

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洛伦兹-高斯光束在梯度折射率介质中的传输

强激光与粒子束 2013年第1期25卷 42-46页

作者：周国泉浙江农林大学理学院浙江临安311300

导出了洛伦兹-高斯光束在梯度折射率介质中传输的光场分布,给出了二阶矩定义下的光束半宽度及其变化率的解析表达式,重点分析了梯度折射率系数对洛伦兹-高斯光束传输性能的影响。结果表明,梯度折射率介质中的归一化光强分布和光束半宽... 详细信息

导出了洛伦兹-高斯光束在梯度折射率介质中传输的光场分布,给出了二阶矩定义下的光束半宽度及其变化率的解析表达式,重点分析了梯度折射率系数对洛伦兹-高斯光束传输性能的影响。结果表明,梯度折射率介质中的归一化光强分布和光束半宽度等呈周期性变化,周期为梯度折射率系数的"倍,轴上最大光强出现在半周期处。梯度折射率系数除影响周期性外,对归一化光强分布和光束半宽度无明显影响,但影响光束半宽度变化率。

关键词：洛伦兹-高斯光束梯度折射率介质光束传输光束宽度

梯度折射率介质中离轴椭圆厄米高斯光束的传输

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激光杂志 2015年第2期36卷 69-71页

作者：黄永超邵毅全张廷蓉内江师范学院工程技术学院四川内江641112 四川师范大学物理与电子工程学院成都610066

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,对离轴椭圆厄米高斯光束在梯度折射率介质中传输做了研究,得到了一般的解析传输公式,并利用此解析式进行数值计算和分析,讨论了梯度折射率介质对离轴椭圆厄米高斯光束传输特性的影响。结果表明:介质梯... 详细信息

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,对离轴椭圆厄米高斯光束在梯度折射率介质中传输做了研究,得到了一般的解析传输公式,并利用此解析式进行数值计算和分析,讨论了梯度折射率介质对离轴椭圆厄米高斯光束传输特性的影响。结果表明:介质梯度折射率对离轴椭圆厄米高斯光束传输性质有影响。

关键词：物理光学离轴椭圆厄米高斯光束梯度折射率介质广义衍射积分法光束传输

梯度折射率介质对复变量双曲余弦高斯光束传输的影响

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激光杂志 2015年第4期36卷 10-13页

作者：黄永超邵毅全张廷蓉内江师范学院工程技术学院四川内江641112 四川师范大学物理与电子工程学院成都610066

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲余弦高斯光束传输的影响,推导出光束在介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并利用此表达式分别对光斑尺寸及其变化率作了数字模拟分析。研究表明:介质的折射率梯... 详细信息

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲余弦高斯光束传输的影响,推导出光束在介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并利用此表达式分别对光斑尺寸及其变化率作了数字模拟分析。研究表明:介质的折射率梯度变化不改变光束的形状,但是对光强的峰值和光斑尺寸有影响,并且发现随传输距离的增加光斑尺寸及其变化率出现周期性的振荡,而振荡幅度由光束参数决定。

关键词：物理光学复变量双曲余弦高斯光束梯度折射率介质广义衍射积分法光斑尺寸

新型激光光束在梯度折射率介质中的传输特性研究

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新型激光光束在梯度折射率介质中的传输特性研究

作者：邹德峰陕西师范大学

学位级别：硕士

随着激光技术的不断发展,激光光学逐渐成为一门独立的学科并得到科研人员的关注和重视,激光光学主要研究激光光束在介质、光学系统或光学谐振腔中的传输演化特性。在激光光学的广泛研究当中,不可避免地需要处理光束在介质中的传输问题... 详细信息

随着激光技术的不断发展,激光光学逐渐成为一门独立的学科并得到科研人员的关注和重视,激光光学主要研究激光光束在介质、光学系统或光学谐振腔中的传输演化特性。在激光光学的广泛研究当中,不可避免地需要处理光束在介质中的传输问题。折射率作为描述光束在介质中传输体系运动的基本物理量,能够深刻反映光与物质相互作用的微观物理机制。梯度折射率介质在器件制造、材料制备等方面具有着广泛的应用,因此将激光光学和梯度折射率介质相结合的梯度折射率光学正逐渐成为研究的热点。本文主要研究两种新型激光光束即空心双曲正弦-高斯光束和四瓣高斯-涡旋光束在梯度折射率介质中的传输特性。首先,绪论部分主要对激光光学和梯度折射率光学的研究背景以及发展历史进行了简要的回顾,介绍了国内外研究进展。并介绍了光束变换的基本理论、研究方法以及梯度折射率介质的数学-物理模型。其次利用ABCD传输矩阵结合柯林斯积分公式,得到了空心双曲正弦-高斯光束在梯度折射率介质中的数学物理模型。使用分步傅里叶光束传输法进行数值模拟,并详细分析了空心双曲正弦-高斯光束阶数n对其传输特性的影响。研究结果表明,空心双曲正弦-高斯光束在梯度折射率介质中传输时,其轴上光强呈周期性演化,即从源平面的空心光环结构到半周期的伴有次级旁瓣的高斯分布,再到一个周期结束的空心光环分布。光束阶数n越大,空心双曲正弦-高斯光束保持其源平面圆环结构的能力越强。另外,同相位的两束空心双曲正弦-高斯光束相互作用会产生伴随次级光斑的中央光斑,而对于反相位的情况,则中心光强为零。最后,研究了四瓣高斯-涡旋光束在梯度折射率介质中的演化特性及其影响因素。同样首先得到了四瓣高斯-涡旋光束在梯度折射率介质中传输的数学物理模型。进一步数值模拟发现,四瓣高斯-涡旋光束的演化过程受到光束参数即光束阶数n,拓扑荷数m和束腰半径ω0的共同影响。在一个传输周期内,四瓣高斯-涡旋光束从源平面上的等间距四瓣结构到半周期的空心光墙分布或伴有次级光斑的中央主极大光斑分布,再到一个周期结束的等间距四瓣分布。在半周期的传输距离上,空心光墙结构或者伴随着次级光斑的中央主极大光斑会出现,这一特点主要取决于四瓣高斯-涡旋光束的拓扑荷数的奇偶性。本论文对于空心光束和涡旋光束的理解方面以及梯度折射率光学的研究方面都具有一定的理论价值。另外对于未来与之相关的光束整形、光束调控等实际应用亦具有一定的参考价值。

关键词：衍射积分公式光束梯度折射率介质传输特性

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平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

强激光与粒子束 2011年第10期23卷 2630-2634页

作者：宋宏远张廷蓉陈森会黄永超李艳桃张伟林四川师范大学物理与电子工程学院成都610066

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时的解析表达式,对平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,讨论了介质梯度折射率系数和光束阶数对传输特性的影响。研究表明,平顶高斯光束在... 详细信息

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时的解析表达式,对平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,讨论了介质梯度折射率系数和光束阶数对传输特性的影响。研究表明,平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时轴上光强分布呈现周期性变化,其周期决定于介质梯度折射率系数,而与光束的阶数无关;轴上峰值处的横向光强分布受梯度折射率系数和光束阶数的影响较大,横向光强的最大值随着梯度折射率系数的增大而增大。

关键词：平顶高斯光束广义衍射积分法梯度折射率介质传输特性近轴光学系统

梯度折射率介质对复变量sinh-Gaussian光束传输的影响

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激光技术 2015年第5期39卷 731-734页

作者：黄永超张廷蓉内江师范学院工程技术学院内江641112 四川师范大学物理与电子工程学院成都610066

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲正弦高斯光束的传输影响,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法推导出了复变量双曲正弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并进行了数值模拟分... 详细信息

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲正弦高斯光束的传输影响,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法推导出了复变量双曲正弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并进行了数值模拟分析。结果表明,光斑尺寸及其变化率随传输距离的增加呈周期性变化,周期由折射率系数决定;随光束参量的改变,光斑位置不变,周期性不变,但是光斑尺寸的振荡幅度要发生改变;通过调整这些参量,可以改变光斑尺寸及其位置。此项研究对大功率半导体激光器等方面的开发应用有帮助。

关键词：几何光学光斑尺寸广义衍射积分法复变量双曲正弦高斯光束梯度折射率介质

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异常空心光束在梯度折射率介质中的传输特性

杭州师范大学学报（自然科学版） 2015年第5期14卷 537-543页

作者：沈琦王奎龙杭州师范大学理学院浙江杭州310036

基于柯林斯积分公式导出了异常空心光束在梯度折射率介质中的传输公式,给出了二阶矩定义下的光束宽度解析表达式.通过数值计算研究了异常空心光束在梯度折射率介质中及穿过介质后传输的强度分布和束宽变化的特性.结果表明,梯度折射率介... 详细信息

基于柯林斯积分公式导出了异常空心光束在梯度折射率介质中的传输公式,给出了二阶矩定义下的光束宽度解析表达式.通过数值计算研究了异常空心光束在梯度折射率介质中及穿过介质后传输的强度分布和束宽变化的特性.结果表明,梯度折射率介质中的轴上光强分布、归一化的光强分布、光束剖面形状和光束宽度随着传输距离和梯度折射率系数变化呈周期性的变化,且梯度折射率系数越大,其变化速率越快.

关键词：物理光学异常空心光束梯度折射率介质柯林斯公式传输特性