部分相干光经柱面球差透镜聚焦所产生的焦移

利用Collins公式得出光强均匀部分相干光经柱面球差透镜聚焦后的轴上光强分布，并通过数值模拟的方法研究了入射光的菲涅耳数、相干度和透镜的球差对轴上点光强分布的影响.结果显示，当菲涅耳数较小、空间相干度较小的部分相干光经无球差透镜聚焦时，轴上点光强分布会产生焦移现象，而当部分相干光被球差透镜聚焦时，也会有焦移现象产生.     

聚焦部分相干涡旋光束的焦移

基于部分相干光的传输理论获得了部分相干涡旋光束被光阑透镜聚焦后的传输方程。基于这些方程研究了部分相干涡旋光束的焦移现象。研究结果表明,部分相干涡旋光束的焦移不仅依赖于菲涅耳数,而且依赖于光束的相干长度和涡旋光束的拓扑荷数。菲涅耳数越小,焦移量越大;部分相干涡旋光束的相干长度越小,焦移量越大;涡旋光束的拓扑荷数越大,焦移量越大。     

柱面球差透镜聚焦部分相干光束的焦移

通过定义聚焦光束的等效菲涅耳数,研究了部分相干光经柱面球差透镜聚焦后的轴上光强分布,得到了相对焦移的简单公式,即相对焦移反比于等效菲涅耳数的平方.结果表明,这种基于等效菲涅耳数的计算聚焦光学系统的焦移方法是计算部分相干光束经球差透镜聚焦相对焦移简单且有效方法.还讨论了一种特殊等效菲涅耳数为纯虚数情况.结果证明,在这种情况下,该相对焦移简单公式仍然有效.     

部分相干电磁光束的焦移

 基于有效菲涅耳数的概念,给出一种简单的表达式来评估部分相干电磁光束经圆形光阑透镜后所产生的相对焦移,对部分相干电磁光束经透镜聚焦的情况进行了研究。结果表明:当交叉谱密度函数的非对角元素为零时,有效菲涅耳数不仅依赖于真实的菲涅耳数大小,而且依赖于光束的偏振分布和入射部分相干电磁光束两个偏振分量的空间相干长度;相对焦移量仅由等效菲涅耳数决定。将此方法与数值积分法进行的比较表明,等效菲涅耳数可以简单、准确地评估焦移。     

部分相干修正贝塞尔高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

由部分相干光的传输理论出发,对部分相干修正贝塞尔高斯光束通过球差透镜聚焦后轴上光强分布进行了研究.数值计算表明:当光谱相干度较小时,正、负球差对应的最佳聚焦点位于无球差时对应的最佳聚焦点的两侧;当光谱相干度较大时,正、负球差对应的最佳聚焦点将位于无球差时对应的最佳聚焦点的左侧.研究进一步表明,最佳聚焦点随着透镜菲涅耳数的增大向几何焦点方向靠近,并趋于一个定值.当光束菲涅耳数为1时,无球差时对应的最佳聚焦点逐渐趋于0.908,该值与光谱相干度无关,当透镜具有球差时,该值与光谱相干度有关.     

部分相干椭球光笼

 从理论上研究部分相干光束经透镜聚焦的三维光强分布。研究结果表明，在几何焦点附近的光强分布不仅依赖于入射部分相干光束的光强分布，而且还依赖于入射光束的空间相干度。基于这一点，提出了一种控制部分相干光束的空间相干度，在几何焦点附近获得了类似椭球光笼形状的光强分布的新方法。通过控制入射部分相干光的空间相干度，来改变聚焦在几何焦点附近的三维光强分布，从而获得希望得到的光强分布。     

球差透镜聚焦部分相干光束获得局域空心光束

基于Collins公式,研究了空间相干度为零阶贝塞耳函数的部分相干光通过球差透镜后在几何焦平面附近的光强分布情况.研究表明,通过改变部分相干光的光谱相干度,球差系数可以得到平顶光束和局域空心光束.球差系数决定了最佳聚焦点的位置.当球差系数为正时,最佳聚焦点随着球差系数的增大向远离透镜的方向运动,甚至超过几何焦点;当球差系数为负时,最佳聚焦点随着球差系数绝对值的增大向靠近透镜方向移动.另外,在正负球差绝对值相等时,光强分布以几何焦点相对称.     

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.     

部分相干光被色差透镜聚焦的光谱异常现象

研究了色差透镜聚焦宽频带部分相干光,观察到在聚焦光场轴上点出现的光谱奇异现象.结果表明:与入射光的光谱比较,聚焦光场某些轴上点的光谱发生很大的变化.这种光谱变化不仅与透镜的色差有关,而且还与入射的部分相干光的相干度有关.当色差一定时,部分相干光空间相干度越大,色差对轴上点光谱的影响就越大.而当部分相干光空间相干度一定时,色差越大,轴上点光谱的变化也就越大.研究结果还表明,在一定的条件下,光谱位移会发生快速变化,即发生了光谱开关现象.     

非均匀偏振光束通过环状光阑像散透镜的聚焦特性

借助于光束相干偏振矩阵和广义惠更斯－菲涅耳衍射积分公式,研究了非均匀偏振(NUP)光束通过环状光阑像散透镜的聚焦特性,并将圆孔光阑作为环状光阑内径为零的特例处理.数值计算结果表明,实际焦点位置、光强和偏振度分布与透镜的像散、环状光阑的菲涅耳数和遮拦比以及NUP光束参量有关.     

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 shift of partially coherent flattened multi-Gaussian beams with a hole passing through ABCD optical systems

Based on flattened multi-Gaussian beam model and partially coherent theory, the expression for cross-spectral density of partially coherent flattened multi-Gaussian beam with a hole was given. The analytical expression for on-axis spectrum of partially coherent flattened multi-Gaussian beam with a hole passing through a paraxial ABCD optical system was derived. The spectral shifts of the partially coherent flattened multi-Gaussian beam with a hole propagating in free space and passing through the lens have been analyzed. The effects of the beam profile, spatial coherence parameter and the system parameters on the relative spectral shift have been discussed. Our results show that the inner radius of flattened multi-Gaussian beam with a hole determines its relative spectral shift in near field and its outer radius determines that in far field. For the flattened multi-Gaussian beam with a hole passing through a lens, the on-axis relative spectral shift changes sharply near the focal plane with the increase in Fresnel number and the spatial coherence parameter.     

Axial intensity distribution and focal shifts of focused partially coherent conical Bessel–Gauss beams

Based on the generalized Huygens–Fresnel diffraction integral and the theory of partially coherent light, the axial intensity distribution and the focal shifts of focused partially coherent conical Bessel–Gauss beams are investigated. The dependence of the maximum on-axis intensity and the associated focal shift on the Fresnel number and the coherence parameter are examined and illustrated numerically. The results related to the J ₀-correlated beams and the fully coherent Bessel–Gauss beams are obtained as particular cases of this study.     

Focusing properties of Gaussian Schell-model beams by an astigmatic aperture lens

This paper studies the focusing properties of Gaussian Schell-model (GSM) beams by an astigmatic aperture lens. It is shown that the axial irradiance distribution, the maximum axial irradiance and its position of focused GSM beams by an astigmatic aperture lens depend upon the astigmatism of the lens, the coherence of partially coherent light, the truncation parameter of the aperture and Fresnel number. The numerical calculation results are given to illustrate how these parameters affect the focusing property.