衍射扭曲高斯-谢尔模型光束在远场的光谱移动和光谱开关

从部分相干光的传输理论出发,研究了被光阑衍射扭曲高斯-谢尔模型光束远场的光谱变化规律。结果表明,扭曲高斯-谢尔模型光束在远场也会出现光谱移动和光谱开关效应。与衍射高斯-谢尔模型光束情况相比,光谱移动和光谱开关效应不仅与光束空间相关性、截断参量和源光谱谱宽有关,光束的扭曲因子也会对衍射扭曲高斯-谢尔模型光束远场的光谱移动和光谱开关效应产生影响。通过数值计算结果详细讨论了光束扭曲因子影响衍射扭曲高斯-谢尔模型远场光谱的规律。     

超短脉冲经线性小孔阵列衍射时的光谱开关特性

研究了超短高斯脉冲光束经线性排列的矩形光阑阵列衍射后的远场光谱奇变现象。基于菲涅耳积分公式,通过将光阑函数展开为有限项复高斯函数的叠加,得到了超短脉冲光束经线性排列的小孔光阑阵列衍射后的谱强度解析表达式,并对衍射场的光谱红移和蓝移现象进行了数值计算和分析,分析了小孔间距和光阑半径对光谱强度的影响。研究表明:在衍射场的某些观测点,即在调制函数为零的位置附近,存在光谱开关现象。     

光谱色散后的相位调制光束衍射特性研究

用数值方法研究了激光驱动器系统中使用光谱色散平滑单元后光束的衍射特性.模拟结果表明，光谱色散会使光束衍射光斑变大，近场空间强度均匀性改善，而远场光斑内部存在光强接近于均匀分布的区域.进一步分析了光谱色散平滑单元中相位调制器的调制深度、调制频率及光栅色散系数等主要元件参数对光束传输特性的影响，发现在一定情况下光斑内部会出现较强的强度调制. 关键词： 光谱色散平滑 光束衍射 近场 远场     

高功率激光通过有中心遮拦透镜的聚焦

用广义惠更斯－菲涅耳衍射积分对有振幅调制和位相畸变的高功率激光束通过有中心遮拦透镜的聚焦特性作了详细研究，并对焦面处光束的可聚焦性进行了讨论。数值计算结果表明，功率集中度与光阑的遮拦比，光束截断参数以及振幅调制和位要畸变参数等有关。     

光场的非傍轴性对光谱移动和光谱开关的影响

利用瑞利衍射积分公式，推导出多色高斯光束被硬边光阑衍射后光谱的解析公式，傍轴近似的光谱公式可作为特例得到.着重研究了束腰宽度与中心波长之比w₀/λ₀和截断参数δ对光谱移动和光谱开关的影响.结果表明，只有当w₀/λ₀和δ满足一定条件时，傍轴近似结果才与非傍轴结果一致.光场的非傍轴性会引起光谱移动不同和产生光谱开关的临界位置变化. 关键词： 非傍轴光场 高斯光束 光谱移动 光谱开关     

有球差多色高斯光束衍射引起的光谱开关

从空间频率域交叉谱密度函数的传输公式出发，推导出有球差多色高斯光束被硬边光阑衍射 后轴上光谱的解析公式，无像差的结果作为本公式的特例.对所得公式作了详细的数值计算 和物理分析.结果表明，球差高斯光束被硬边光阑衍射后近场的光谱与无像差时比较 有蓝移、红移，也会出现光谱开关.着重分析了球差对光谱开关的影响. 关键词： 现代光学 光阑衍射 光谱开关 球差 多色高斯光束     

部分相干修正贝塞尔高斯光束通过光阑透镜的光谱特性

基于部分相干光的传输理论,研究了部分相干修正贝塞尔高斯光束（MBGB）通过光阑透镜系统后,轴上光谱位移及光谱开关.数值计算结果表明,光谱开关主要与截断参量、光束菲涅耳数以及光谱相干度有关.光谱开关的个数随着光束菲涅耳数以及截断参量的增大将增多,而随光谱相干度的增大而减少.但当截断参量增大到一定值时,光谱开关将消失.例如,当光谱相干度取0.5时,截断参量大于2.2,光谱开关将消失,仅表现出蓝移.     

非傍轴高斯光束通过方环硬边光阑的传输特性研究

利用矢量Rayleigh积分公式研究了非傍轴高斯光束通过方环硬边光阑的传输,得到了衍射场分布的解析表达式.和傍轴传输相比较,该结果具有更广泛的适用性.以桶中功率为光束质量评价函数,讨论了遮拦比、截断参数对远场光束质量的影响.结果表明,环形光阑的尺寸决定着非傍轴光束远场能量分布的集中程度,截断参数和遮拦比的增大都会导致非傍轴高斯光束衍射效应增强,从而远场能量发散.     

截断的有振幅调制和位相畸变光束的等效曲率半径

高功率激光通常具有振幅调制和相位畸变. 采用统计光学方法推导了截断的有振幅调制和位相畸变光束在大气湍流中传输 的等效曲率半径R的解析公式.研究表明:随着位相畸变参量、振幅调制参量和光 束截断参量的增大,光束在自由空间中的 R增大,但R受湍流的影响也会增大; 并且高斯光束在自由空间中的R最大, 但其受湍流影响也最大. 因此,在大气湍流中传输到足够远时, 截断的有振幅调制和位相畸变光束的R就要比高斯光束的大.特别地, 相对等效曲率半径R_r随传输距离为非单调变化, 存在一个最小值, 即在该位置处R受湍流的影响最大. 此外, 达到 R_r最小值所需传输距离随光束位相畸变和振幅调制的加剧而增大.     

物理光学 光的干涉与衍射

O436．1 2006064849有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射特性=Diffraction of laser beams with amplitude modulations passing serrated apertures[刊,中]/刘永欣(四川大学激光物理与化学研究所．四川．成都(610064)),吕百达//激光技术．—2006．30 (1)．—50—52,59用惠更斯-菲涅耳衍射积分对有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射做了研究．并与经圆孔硬边光阑的衍射做了计算比较。另外讨论了锯齿光阑参数对有振幅调制光束衍     

杨氏实验远场的光谱位移和光谱开关

从部分相干光的传输定律出发，研究了杨氏双缝实验远场的光谱变化。指出杨氏实验中光谱开关在远场也会出现.缝的衍射和光的空间相干性是产生光谱开关的物理原因，增大缝参量ε和源的空间相关度△光谱开关效应越显著。作了详细的数值计算以说明远场光谱位移和光谱开关的特性，并与已有的工作进行了比较。     

被光阑像散透镜聚焦高斯-谢尔模型光束轴上的光谱开关

从部分相干光的传输理论出发,研究了高斯-谢尔模型光束通过光阑像散透镜聚焦的光谱异变和光谱开关。研究表明,在考虑像散的情况下,聚焦场轴上也会出现光谱异变和光谱开关。光谱异变和光谱开关不仅与空间相关性、截断参量、菲涅耳数和源光谱谱宽有关,透镜像散对光谱异变和光谱开关也会产生影响。通过数值计算结果,重点对透镜像散对光谱移动和光谱开关的影响进行了分析。与无像散情况相比,像散会使出现光谱开关的临界位置发生变化,当像散较大时出现光谱开关的临界位置明显向几何焦面移动,特别是当像散增加到一定数值时,光谱开关会消失。     

Spectral anomalies of diffracted pulsed Hermite--Gaussian beams in dispersive media

This paper derives and uses the recurrence expressions for the power spectra of diffracted pulsed Hermite-Gaussian （HG） beams in dispersive media to study the spectral anomalies of pulsed HG beams in the far field. Numerical results are given to illustrate the dependence of spectral switches on the pulse parameters, truncation parameter and dispersive property of the medium. The potential application of spectral anomalies of ultrashort pulsed beams in information encoding and transmission is discussed.     

光谱开关与多色光场的奇点光学效应

推导出多色高斯光束和高斯-谢尔模型光束通过杨氏实验双缝传输的谱强度公式.对完全空间相干光和部分空间相干光照明杨氏实验装置出现的光谱开关作了详细研究,并判断其是否属于奇点光学效应. 结果表明：多色场奇点光学效应的判据应当是光谱开关出现时的谱强度极小值S_min=0,而不是总光强极小值I_min=0. 当用多色高斯-谢尔模型光束照明杨氏实验装置时,在近场和远场产生的光谱开关都不属于奇点光学效应. 当用多色高斯光束照明杨氏实验装置时,只有远场产 关键词： 光谱开关 奇点光学效应 完全相干和部分相干 多色光场     

Spectral anomalies of focused hollow Gaussian beams at the geometrical focal plane

On the basis of diffraction integral and the expansion of the hard-aperture function into a finite series of complex Gaussian functions, an approximate expression for spatially fully coherent polychromatic hollow Gaussian beams passing through aperture lens is obtained. Detailed numerical results indicate that remarkable spectral changes always occurs near the points where the field amplitude has zero value. The effects of truncation parameter, Fresnel number and the beam order on spectral shifts and spectral switches are investigated numerically.     

Spectral shifts and spectral switches in diffraction of ultrashort pulsed beams passing through a circular aperture

Based on the Fourier transform method, a simple closed-form expression for the on-axis power spectrum of ultrashort Gaussian pulsed beams in diffraction at a circular aperture is derived, which permits us to study spectral changes both analytically and numerically. It is shown that for diffracted pulsed beams there exist spectral red and blue shifts, spectral narrowing, and spectral switches in the near field. The aperture diffraction plays an important role in spectral switching, but both the truncation parameter and bandwidth (or equally, Fourier transform limited pulse duration) affect the behavior of spectral switches.     

Spectral properties of spatially and spectrally partially coherent cosh-Gaussian pulsed beams focused by an aperture lens

The analytical expression for the spectrum of spatially and spectrally partially coherent cosh-Gaussian pulsed (ChGP) beams focused by an aperture lens is derived and used to study their spectral properties at the focal plane and on the axis. The effect of the truncation parameter, spatial correlation parameter, decentered parameter and temporal coherence length on the spectral shifts and spectral switches of spatially and spectrally partially coherent ChGP beams is stressed. The results are illustrated numerically and interpreted physically.     

Spectral shifts and spectral switches of spatially and spectrally partially coherent pulsed beams in Young’s interference experiment

Taking the Gaussian Schell-model pulsed (GSMP) beam as a typical example of spatially and spectrally partially coherent pulsed beams, an analytical expression for the far-field spectrum of diffracted GSMP beams in Young’s interference experiment is derived, and used to study the spectral shifts and spectral switches of GSMP beams in the far field. Numerical calculation results are given to illustrate the dependence of spectral shifts and spectral switches on the obscuration ratio ε, temporal coherent length T_c, spatial correlation parameter β and diffraction angle α. It is shown that the critical angle α_c of the first- and second-order spectral switches moves away from the z axis with increasing T_c, but α_c of the third-order spectral switch moves towards the z axis with increasing T_c. The spectral transition height Δ decreases and spectral minimum S_min increases as T_c increases. α_c decreases, Δ increases and S_min decreases as β increases. The potential application of spectral switches of spatially and spectrally partially coherent pulsed beams in information encoding and transmission is proposed.