远轴高斯波的矢量场理论

提出了描述远轴高斯光波的矢量场方法,推导了精确的远场传播公式,讨论了矢量场远轴高斯波的远场光波特征和传播规律,并与标量场理论作了比较,指出了标量场理论的适用范围． 关键词：     

锥形透镜光纤聚焦特性研究

锥形透镜光纤(TLF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件。了解和掌握其聚焦特性是指导平面光波光路尾纤封装技术的关键。给出了表征锥形透镜光纤聚焦特性的两个参量出射光斑直径和远场发散角的理论分析模型,其误差小于1.14%;采用光束传播法数值模拟了锥形透镜光纤中的光波传输和模斑的演化,确定了锥形透镜光纤端面出射光斑的大小;优化锥形透镜光纤结构参量为:拉锥长度300μm,锥角0.733°,透镜曲率半径13.485μm;建立了基于数字摄像机的锥形透镜光纤出射光场测试系统,提出了物理光学反向推演法,计算出锥形透镜光纤聚焦光斑尺寸和远场发散角。理论与实验结果有着良好的一致:对于相同结构参量的锥形透镜光纤,实验反推法得到的出射光斑尺寸与理论值相比误差为3.15%,远场发散角误差为3.67%。     

复色平面光波与复色发散球面光波干涉的光强分布的模拟

利用Matlab数值模拟复色平面光波与复色发散球面光波相遇发生复杂干涉现象时的光强度分布,由数值模拟直观地看到:对于同一级次的干涉圆环形条纹,波长短的光波形成的干涉圆环处于内侧,波长长的光波形成的干涉圆环处于外侧,且它们都是同心圆;波长长的光波形成的圆环形干涉条纹相邻条纹之间的距离比波长短的形成的圆环形干涉条纹相邻条纹之间的距离大.     

高斯分层介质粗糙面光波透射问题的微扰法研究

运用微扰法研究平面波入射分层介质粗糙面的光波透射问题,推出了不同极化状态的透射光波散射系数公式。采用高斯粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面,结合高斯粗糙面的功率谱导出了平面波入射高斯分层介质粗糙面的透射系数计算公式。通过数值计算得到HH极化透射系数随透射光波散射角变化的曲线,讨论底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射光波长对透射系数的影响。数值计算结果表明：底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射光波长对透射系数的影响是非常复杂的。     

高斯-谢尔模型列阵光束的远场发散角和远场辐射强度

推导出了高斯-谢尔模型（GSM）列阵光束通过自由空间传输其二阶矩束宽、远场发散角和远场辐射强度的解析表达式,并给出了GSM列阵光束与高斯光束具有相同远场发散角的条件.研究表明,具有相同远场发散角的GSM列阵光束与对应的高斯光束并不具有相同的远场辐射强度分布,这一特性与单束GSM光束的差异很大. 关键词： 高斯-谢尔模型列阵光束 远场发散角 远场辐射强度     

柱坐标下光波场在垂直光轴方向的参考面上的复振幅表示

在柱坐标下从微分波动方程推导柱面光波和高斯球面波的场分布，并利用远场近似条件导出在垂直光轴方向的参考面上这两种光波的复振幅表示。     

激光束偏振特性及其在准直测量中的应用

本文用麦克斯韦方程组分析了高斯光波的偏振特性。结果表明,场矢量除了含有主偏振分量和纵向偏振分量以外,还存在一个非零的正交偏振分量,并提出了一种基于激光束偏振特性的准直测量方法。     

相干光波必有平行电振动分量的演示

本文介绍了几种证实相干光波必有平行电振动分量的演示实验，比较直观，有较好的效果．     

“用双棱镜测量光波波长”实验的剖析

“用双棱镜测量光波波长”实验的剖析王潜智，杨之昌（上海复旦大学物理系２００４３３）用“双棱镜测量光波波长”是一个较为基本的基础实验［１］．本文根据我们的教学经验，对实验的设计、实验的技巧，进行了分析和讨论，以及对如何进行启发式教学等方面发表一些粗浅的...     

用双棱镜等位移法测光波波长

一、引言在文献[1]中用“双棱镜位移法”测光波波长的方法，移动双棱镜于两个不同的位置d1与d2（固定D），分别测量相应两组干涉条纹的间距δ1与δ2。如图1．（D固定，θ给定）中不易测准的量d转化为易测准的相对差值Δd来测量，但式中的θ角需事先给定．若双棱镜的折射率n，棱角α均未知，还需用一定的实验方法测出并根据θ=2（n-1）α方能计算出θ角的值．棱角α很小（一般约30’左右），要测准也不太容易，因此，θ角的测量实际上对光波波长的测量同样引入了误差．本文在“双棱镜位移法”的基础上，采用“双棱镜等位移法”解决了上述问…     

冷却储存环主环磁铁的准直测量

采用激光跟踪仪及配套带软件Insight对兰州重离子加速器冷却储存环主环磁铁进行了安装和准直。首先建立全局坐标系，用来确定从源体到实验环各子系统的理论原点的位置；而各个子系统又分别以各自的理论原点为基础建立局部坐标系，用来安装定位本系统内的各个元件；对各个子系统中的每一个元件还采用了元件坐标系。准直测量时，先在每块磁铁上焊接8个测量基准；然后对磁铁上的基准进行测量，以确定其在元件坐标系中的位置；再架设激光跟踪仪，测量主环控制网点，恢复主环局部坐标系，根据元件在主环局部坐标系中的位置及理论坐标，计算出相关的变换参数；转入元件坐标系，采用激光跟踪仪及Insight 软件显示实时测量坐标及其与理论值之差，其精度达到0.15 mm。     

双向剪切干涉法测量高斯光束远场发散角

对双向剪切干涉理论和高斯光束传输特性进行了研究.提出了一种测量高斯光束远场发散角的方法：利用双向剪切干涉仪分别在激光传输路径上两个特定位置测出波前曲率半径,然后由曲率半径得出发散角.通过理论推导建立了相应的检测模型,并对模型进行了实验验证.实验测量和误差分析表明该方法的测量准确度能达到10″;发散角测量准确度的主要影响因素为干涉条纹宽度测量误差.     

激光引信中半导体激光器的准直及其测试

在理论上分析了单级单透镜光学系统对激光高斯光束发散角的影响。用单个平凸透镜对激光引信中的半导体激光器进行了准直，达到了激光引信光束准直的要求。通过CCD成像方法对准直后的光束发散角进行了测量，利用二阶矩算法计算出光束发散角。实验测得2个方向的发散角分别为θx=7.03°和θy=0.69°，验证了准直系统达到激光引信要求的θx＜10°和θy＜1°技术指标。     

The directionality of partially coherent beams expressed in terms of the far-field divergence angle and of the far-field radiant intensity distribution

Taking the partially coherent cosh-Gaussian beam (ChG) as an illustrative example, the far-field divergence angle and directionality of partially coherent beams are studied. There are three competing physical mechanisms, i.e., the spatial coherence, diffraction and decentration, which affect the far-field divergence angle of partially coherent ChG beams. Two partially coherent ChG beams may generate the same far-field divergence angle, and partially coherent ChG beams may also have the same far-field divergence angle as a fully coherent ChG beam or as a fully coherent Gaussian laser beam if the three physical mechanisms are appropriately balanced. The consistency of the directionality of partially coherent beams expressed in terms of the far-field divergence angle and in terms of the far-field radiant intensity distribution is examined. Generally, two partially coherent beams with the same far-field divergence angle have not certainly the same far-field radiant intensity distribution. However, under certain conditions, it is possible to achieve the consistency of the directionality expressed in terms of the far-field divergence angle and of the normalized far-field radiant intensity distribution.     

星地激光链路中光束发散角与跟瞄误差的最佳比值

 实际星地光通信系统的发射光束为高斯型的情况下，跟瞄误差和大气闪烁是星地激光链路中的主要信道噪声源。在结合两者对系统性能影响的前提下，对星地激光通信链路进行了理论分析和模型建立。基于该模型对星地激光链路中光束发散角与跟瞄误差之比的优化选择问题进行了研究。结果表明：对于上行链路，在不同误码率需求下都存在一个光束发散角与跟瞄误差的最佳比值，使得上行链路余量最大；对于下行链路，在不同误码率要求下均存在一个光束发散角与跟瞄误差的最佳比值，使得下行发射光功率的需求最小。利用最优化方法和最小二乘法拟合，得到星地激光链路中光束发散角与跟瞄误差的最佳比值和系统误码率的经验公式。     

高功率垂直腔面发射激光器的光束准直特性

基于高斯光束的准直原理,针对不同结构参数的大功率垂直腔面发射激光器光束特征,通过选用合适参数的透镜,研究了不同连续和脉冲电流条件激励下光束的准直特性.对于出光口径为200 μm的器件,通过f=3.1 mm,NA =0.68的透镜,连续工作条件下,准直后的最小发散角达到1°;在电流为40A、脉宽60 ns、重复频率1 k...     

高斯光束照射下的近似Talbot自成像效应及其两种新应用

本文讨论了高斯光束照明下的Talbot近似自成像的性质.提出了利用Talbot自成像测量高斯光束发散角的简便方法;也提出在满足一定条件下,可得到自成像的超高倍放大率.     

三棱镜对圆高斯光束的变换

本文对基模高斯光束经三棱镜的变换进行了定量分析,表明基模圆高斯光束经三角棱镜变换后成为椭圆高斯光束。得出了椭圆高斯光束基本参量（椭圆光斑长、短半轴、等相面曲率半径、远场发散角）与入射基模圆高斯光束腰斑半径及三棱镜结构参数的定量关系。分析了光束的Ｍ２因子。     

Amplitude and phase clipping: Strehl ratio versus divergence

We consider the transverse characteristics of a Gaussian laser beam subject to a phase or amplitude clipping due to a pupil which is a π-plate or an opaque disc (stop). In particular, we consider the correlation between two features, the Strehl ratio and divergence angle, usually used for characterising the focusability of a diffracted beam. It is demonstrated that the Strehl ratio does not give systematically a global view, from a divergence point of view, on the transverse properties of a Gaussian beam suffering amplitude or phase diffraction. In addition, we consider the case of self-diffraction of a Gaussian beam upon a Gaussian phase aberration of same width, and it is found that the on-axis intensity describes correctly the whole diffracted beam cross-section, from a divergence point of view, only if the central phase shift is smaller than π. Another example showing that the focusability of a pure high-order Laguerre–Gauss TEM_p0 beam, free from any clipping, cannot be correctly described by Strehl ratio is also considered.