用Wigner分布函数方法研究平顶多高斯光束的分数傅里叶变换

本文用Wigner分布函数方法分析了平顶多高斯光束的分数傅里叶变换。导出了分数傅里叶变换面上光的强度、束宽、远场发散角、M2因子和K参数的解析表达式。通过数值模拟研究了分数傅里叶变换阶数对平顶多高斯光束传输性质的影响。     

超洛伦兹-高斯光束SLG11模的分数傅里叶变换特性

 引入了一簇互相正交的超洛伦兹-高斯光束以描述半导体激光器所产生的大角度高阶模远场分布。将分数傅里叶变换应用于超洛伦兹-高斯光束SLG­₁₁模的传输特性的研究中。利用傅里叶变换的卷积原理,导出了SLG₁₁模经分数傅里叶变换系统后场分布的解析表达式。根据所得到的公式进行了数值计算,系统分析了分数傅里叶变换阶数和光束各参数对SLG₁₁模在分数傅里叶变换面上光强分布的影响。结果显示：SLG₁₁模在分数傅里叶变换面上的归一化强度分布随分数傅里叶变换的阶数呈周期性变化,周期为2;随着光束参数的增大,SLG₁₁模在分数傅里叶变换面上的光斑尺寸增大。     

光束分数傅里叶变换几何特性的相空间束矩阵分析方法

提出一种分析傍轴光束分数傅里叶变换几何特性的相空间束矩阵变换的简单方法. 以分析椭圆高斯光束分数傅里叶变换几何特性为例，研究表明，利用本方法讨论傍轴束分数傅里叶变换的几何特性简单可靠、从几何图像理解傍轴束分数傅里叶变换清晰直观. 为研究光束传输变换的特性提供了一种简单方便的新途径. 关键词： 相空间束矩阵 分数傅里叶变换 椭圆高斯光束     

光束分数傅里叶变换的Wigner分布函数分析方法

利用Wigner分布函数(WDF)方法，对光束的分数傅里叶变换特性进行了研究.以厄米 高斯(H G)光束为例，导出了H G光束在分数傅里叶变换面上光强分布的解析公式和H G光束在分数傅里叶变换面上束宽的解析计算公式.通过数值计算研究了H G光束光强随分数傅里叶变换阶数变化的规律.研究表明：选取适当的分数傅里叶变换阶数p，在x，y方向可以得到相等束宽的对称光强分布. 关键词： Wigner分布函数 厄米 高斯(H G)光束 分数傅里叶变换     

分数傅里叶变换面上余弦-高斯光束的变换特性

 利用Wigner分布函数的方法，研究了余弦-高斯光束的分数傅里叶变换特性。导出了余弦-高斯光束在分数傅里叶变换面上光强分布和束宽的解析计算公式，并对此进行了数值模拟计算。研究表明：分数傅里叶变换阶数对余弦-高斯光束的光强分布有明显影响，余弦-高斯光束的轴上光强随分数傅里叶变换阶数呈周期性变化，束宽随分数傅里叶变换阶数也呈周期性变化，周期为2；对给定调制参数的余弦-高斯光束，通过适当选取分数傅里叶变化阶数可以获得平顶的光强分布。     

空心锥状双高斯光束传输特性研究

建立了空心锥状双高斯光束的模型.在空心高斯光束模型的基础上,由初始光场的光强分布,利用柱坐标下的柯林斯公式,导出了空心锥状双高斯光束经过傍轴光学系统的解析传输变换式由传输变换式计算分析了空心锥状双高斯光束在自由空问的可控传输特性,及在1,10和60 m的截面光环的光强分布.用KNbO3双轴晶体进行实验,获得了空心锥状双高斯光束,外锥折射的锥角等于入射光会聚角.实验表明,当空心光束处于锥状发射状态时,空心光束的光环内黑斑面积随传输距离的增加而增加,实验结果与模型吻合较好.该研究为进一步设计制备基于空心锥状舣高斯光束的新型激光元件提供了理论依据和设计参量.     

椭圆响应强非局域非线性介质中的二维异步分数傅里叶变换及光束传输特性

研究了椭圆响应强非局域非线性介质中的光束传输问题. 结果表明:任意光束在这类介质中传输时均遵守二维异步分数傅里叶变换的传输规律. 基于二维异步分数傅里叶变换这一数学工具, 可很方便地对光束的传输进行解析求解并分析其性质. 利用二维异步分数傅里叶变换的性质, 讨论了一般光束的传输性质; 分析了孤子和二维异步呼吸子的形成条件; 得出了孤子/呼吸子的相互作用规律. 关键词： 椭圆响应 强非局域非线性 孤子 呼吸子     

复宗量双曲余弦高斯光束的束腰及其位置

 由复宗量双曲余弦高斯光束通过近轴-ABCD-光学系统传输公式，推导出了基于二阶矩定义的光斑尺寸的解析表达式，给出了复宗量双曲余弦高斯光束在自由空间传输和通过薄透镜时的光斑尺寸、束腰宽度及其位置的解析表达式，并进行了数值计算，对计算结果进行了分析和讨论，该方法可用于其它光束通过近轴ABCD光学系统的类似计算。     

一种新空心光束的理论及实验研究

提出了一种用来描述空心光束的新理论模型——空心高斯光束模型，通过控制光束参数可以方便地调制空心光束黑斑的大小.导出了空心高斯光束经傍轴光学系统的解析传输变换公式.利用导出的公式计算分析了空心高斯光束在自由空间的传输特性.在实验上利用矩阵本征值方法设计了能输出空心高斯光束的光学谐振腔，对实验上得到的空心高斯光束进行了传输特性的研究.结果表明，理论和实验相吻合.该空心高斯光束产生的光势阱为控制冷原子提供了一条新途径. 关键词： 空心高斯光束 光学谐振腔 传输特性     

余弦高斯光束通过含球差分数傅里叶变换系统的传输

实际应用中球差作为一种普遍存在的像差,对光束在光学系统中的传输具有较大影响。为了研究球差对光束通过分数傅里叶变换系统后所产生的影响,基于柯林斯公式,推导出余弦高斯光束在有球差和无球差的分数傅里叶变换系统中的场分布,并以LohmannⅠ型系统为例,进行数值模拟计算,研究了余弦高斯光束通过有球差和无球差的分数傅里叶变换系统后输出面的横向光强分布规律以及不同变换阶数和不同调制参数下轴上光强大小与球差系数的关系。结果表明,在分数傅里叶变换系统中,透镜球差对输出面横向光强分布有较大影响,并且正球差和负球差对横向光强的影响效果有明显区别。不同变换阶数和不同调制参数下透镜球差对轴上光强的作用效果不同。     

Fractional Fourier transform of Lorentz beams

This paper introduces Lorentz beams to describe certain laser sources that produce highly divergent fields. The fractional Fourier transform (FRFT) is applied to treat the propagation of Lorentz beams. Based on the definition of convolution and the convolution theorem of the Fourier transform, an analytical expression for a Lorentz beam passing through a FRFT system has been derived. By using the derived formula, the properties of a Lorentz beam in the FRFT plane are illustrated numerically.     

Propagation and transformation of Bessel beam through the fractional Fourier transform system with two hard-edged apertures

The propagation properties of Bessel beam is a meaningful research. In this paper, based on the expanding the hard-edged circular aperture as a finite sum of complex Gaussian functions and the scalar diffraction theory, an approximate analytical solution for Bessel beam propagating through a fractional Fourier transform system is derived in the cylindrical coordinates. Then, the detailed numerical calculation for Bessel beam is presented. The simulation also shows that the beam parameter and the order of fractional Fourier transform result in the change of field distribution, including location, intensity and width.     

强非局域非线性介质中的互诱导分数傅里叶变换

在强非局域非线性介质中,用强抽运光可以诱导另一弱信号光实现互诱导分数傅里叶变换效应.信号光的分数傅里叶变换阶数与传输距离和抽运光功率有关,当传输距离不变时与抽运光功率的开方成正比.互诱导分数傅里叶变换是实现光控光的又一方法,其特性有助于研发新型的分数傅里叶变换器件,并在光信息处理、光学成像等多个领域有潜在的应用. 关键词： 分数傅里叶变换 非局域介质 互诱导 光孤子     

Fractional Gabor transform

A fractional Gabor transform (FRGT) is proposed. This new transform is a generalization of the conventional Gabor transform (GT) based on the Fourier transform to the windowed fractional Fourier transform (FRFT). The FRGT provides analyses of signals in both the real space and the FRFT frequency domain simultaneously. The space-FRFT frequency pattern can be rotated as the fractional order changes. The FRGT has an additional freedom, compared with the conventional GT, i.e., the transform order. The FRGT may offer a useful tool for guiding optimal filter design in the FRFT domain in signal processing.     

Fractional Fourier transform of Airy beams

An analytical expression of an Airy beam passing through a fractional Fourier transform (FRFT) system is presented. The effective beam size of the Airy beam in the FRFT plane is also derived. The influences of the order of FRFT, the modulation parameter, and the transverse scale on the normalized intensity distribution and the effective beam size of an Airy beam in the FRFT plane are examined. The order of FRFT controls the effective beam size and the orientation of the beam spot. The modulation parameter affects the effective beam size and the number of lateral side lobes. The normalized intensity distribution and the effective beam size are both proportional to the transverse scale.     

一种基于角谱理论的光学FRFT的数值模拟算法

以角谱传播理论和分数傅里叶变换(FRFT)的单透镜和双透镜光学实现单元为理论基础,提出了一种基于实际光学结构的光学FRFT的数值模拟算法,推导了该算法中采样间隔的选取方法,并利用Matlab语言编写了相应的处理程序,将该程序对方孔分数傅里叶变换的计算结果与实际实验结果相比较,结果表明该算法是实际光学结构在理想情况下的模拟,因此,该数值计算在一定程度上可以代替柱面镜对光场实现分数傅里叶变换,也可以为实际实验提供很好的参考和指导。     

分数域滤波的分数傅里叶变换光学成像性能分析

将分数域滤波同光学成像相结合,提出了一种基于Lohmann Ⅰ型的带有滤波孔径的两级联分数傅里叶变换光学成像系统.根据分数傅里叶变换和菲涅耳衍射之间的关系以及分数傅里叶变换的分数阶可加性,结合分数域滤波分析了分数傅里叶变换光学成像的基本理论.以点扩散函数和调制传递函数作为评价成像质量的准则,详细分析了不同分数阶光学系统...