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《光学学报》2010,(6)
采用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分方法和Wigner分布函数的二阶矩定义,推导出在直角坐标系下激光光束经大气湍流传输的远场发散角、束宽以及M2因子的解析表达式,并以复宗量厄米-高斯(EHG)光束为例,定量分析了EHG光束在大气湍流中的传输特性。研究表明,光束在大气湍流中传输后的M2因子与入射面上的M2因子、入射面的二阶矩、传输距离、波数以及湍流的影响因子有关;随着在大气湍流中传输距离的增加,EHG光束的远场发散角、束宽和M2因子均会逐渐增大;大气湍流对高阶EHG光束的远场发散角、束宽和M2因子的影响更小;EHG光束在大气湍流中的M2因子与传输距离、湍流的折射率结构参数、光束波长、光束阶数以及基模高斯光束的束腰宽度密切相关。 相似文献
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从二阶矩的定义出发,给出了一类新光束———厄光双曲正弦高斯(HShG)光束M2因子的解析公式,公式表明HShG光束的M2因子是光束阶数n和参数α的函数.作为本公式的特例,给出了厄光正弦高斯(HSiG)双束、双曲正弦高斯(ShG)光束以及正弦高斯(SiG)光束M2因子的解析公式.对HShG光束的束腰宽度、远场发散角及M2因子做了数值计算,并对所得结果作了分析.
关键词:
厄米-双曲正弦高斯光束
厄米-正弦-高斯(HSiG)光束
M2因子
二阶矩 相似文献
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光束质量与光束质量因子 总被引:4,自引:1,他引:3
应用标量光场光强的传统定义 ,推导了具有轴对称性的傍轴标量光束的光强二阶矩的传输规律。在此基础上 ,给出了光束的束腰半径、远场发散角及光束质量因子M2 ,并证明了光束质量因子M2 1。应用标量光场光强的精确定义 ,计算了非傍轴标量高斯光束的质量因子 ,结果表明 :当ω0 λ时 ,光束质量因子M2 可以小于 1,并随光束的束腰半径趋于零而趋向于零 ;ω0 >λ时 ,高斯光束的质量因子M2 非常接近于 1,且随光束束腰半径的增大迅速趋向于 1。此外 ,文章还对一些相关的问题进行了讨论。 相似文献
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非傍轴平顶高斯光束M2因子两种定义的比较研究 总被引:1,自引:1,他引:0
基于功率密度的二阶矩方法,推导出了非傍轴平顶高斯(FG)光束束宽和远场发散角的解析表达式.研究表明,当w0/λ→0时,远场发散角趋于渐近值θmax=63.435°,与阶数无关.使用非傍轴高斯光束代替傍轴高斯光束作为理想光束,研究了非傍轴FG光束的M2因子,并与传统定义的M2因子作了比较.在非傍轴范畴,非傍轴FG光束的M2因子不仅与阶数N有关,而且与w0/λ有关.按照定义,当w0/λ→0时,非傍轴FG光束的M2因子不等于0,对阶数N=1, 2, 3时,M2因子分别趋于0.913,0.882和0.886.当N→∞时,M2因子取最小值M2min=0.816. 相似文献
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非傍轴平顶高斯光束M2因子两种定义的比较研究 总被引:3,自引:2,他引:1
基于功率密度的二阶矩方法,推导出了非傍轴平顶高斯(FG)光束束宽和远场发散角的解析表达式·研究表明,当w0/λ→0时,远场发散角趋于渐近值θmax=63.435°,与阶数无关·使用非傍轴高斯光束代替傍轴高斯光束作为理想光束,研究了非傍轴FG光束的M2因子,并与传统定义的M2因子作了比较·在非傍轴范畴,非傍轴FG光束的M2因子不仅与阶数N有关,而且与w0/λ有关·按照定义,当w0/λ→0时,非傍轴FG光束的M2因子不等于0,对阶数N=1,2,3时,M2因子分别趋于0.913,0.882和0.886·当N→∞时,M2因子取最小值M2min=0.816· 相似文献
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非傍轴截断平顶光束的质量因子 总被引:1,自引:0,他引:1
使用功率密度的二阶矩方法和Li提出的平顶光束模型,推导出了非傍轴截断平顶光束的束腰宽度、远场发散角和光束质量因子的解析表达式。计算结果表明:非傍轴截断平顶光束的质量因子不仅与截断参数、光束阶数有关,而且与初始束腰宽度和波长之比有关;当截断参数趋近于0时,远场发散角趋于渐近值63.435°;对于光束阶数为1和截断参数趋于无穷大的特例,计算结果分别退化为非傍轴截断高斯光束和非傍轴无截断平顶光束的结果;功率密度的二阶矩方法可用于截断光束,并克服了光束质量因子的发散困难。 相似文献
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基于Porras提出的光传输的非傍轴矢量矩理论,推导出初始圆偏振的非傍轴矢量拉盖尔-高斯(LG)光束的特征参数,包括束宽、远场发散角和M2因子等的公式,并表示为级数求和形式.非傍轴矢量高斯光束公式作为特例给出.研究表明,基于二阶矩定义的束宽按双曲线规律传输,当w0/λ→0(w0为束宽,λ为波长)时,远场发散角θ趋于90°,大于非傍轴标量理论预示的值63.435°.非傍轴矢量LG光束的M2因子不仅与模指数p有关,而且还与w0/λ有关.最后,对非傍轴矢量LG光束和非傍轴标量LG光束的传输作了比较,结果表明在w0/λ较小时,矢量效应对远场发散角的影响十分显著.对θ→90°引起的问题和非傍轴矢量矩理论的适用范围,以及解决问题的可能途径作了分析和讨论.
关键词:
非傍轴矢量拉盖尔-高斯光束
圆偏振
非傍轴矢量矩理论
光束参数 相似文献
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By using the second-order moment of the power density, the beam width, far-field divergence angle and M2 factor of nonparaxial truncated flattened Gaussian (FG) beams are derived analytically. It is shown that the M2 factor of nonparaxial truncated FG beams depends not only on the truncation parameter δ and beam order N, but also on the initial waist-width to wavelength ratio w0/λ. The far-field divergence angle approaches an asymptotic value of θmax=63.435° when the truncation parameter δ → 0. For the special cases of N = 0 and δ → ∞ our results reduce to those of nonparaxial truncated Gaussian beams and nonparaxial untruncated FG beams, respectively. 相似文献
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Based on the method of the stationary phase, the analytical expression of the far-field of an Airy beam has been derived. According to the obtained electromagnetic representations, the formulae of the energy flux and the power of an Airy beam are presented in the far-field. The analytical formulae of the far-field divergence angles that are defined by the second-order moment of the energy flux are also derived. The energy flux distribution of an Airy beam is depicted in the far-field. The power in the far-field and the far-field divergence angles depend on the transverse scale and the modulation parameter. The influences of the transverse scale and the modulation parameter on the power in the far-field and the far-field divergence are discussed in detail. 相似文献
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On the basis of the second-order moment of the power density and in the use of the series expansion, the expressions for the beam width, far-field divergence angle and M2 factor of nonparaxial Hermite–Gaussian (H–G) beams are derived and expressed in a sum of the series of the Gamma function. The theoretical results are illustrated with numerical examples. The M2 factor of nonparaxial H–G beams depends not only on the beam order m, but also on the waist-width to wavelength ratio w0/λ. The far-field divergence angles of nonparaxial H–G beams with even and odd orders approach their upper limits θmax=63.435 and 73.898, respectively, which results in M2<1 as w0/λ→0. For the special case of m=0 our results reduce to those of nonparaxial Gaussian beams. Some problems related to the characterization of the nonparaxial beam quality are also discussed. 相似文献