原子激光传输的有效ABCD形式研究

利用含适量子系统传播子的ABCD形式的理论，将品质因子守恒系统中的ABCD定律，推广到有效品质因子守恒的系统——原子激光的传输中，通过引入有效品质因子和有效参数q_eff，利用Heisenberg图像得到传播子的有效ABCD形式.由于原子激光内部原子间相互作用的存在，原有的品质因子不再守恒，有效品质因子是描述原有品质因子和原子间相互作用综合作用效果的物理量. 关键词： 原子激光 传输 有效ABCD参数 传播子     

含时量子系统传播子的ABCD形式

将含时量子系统状态的演化看成物质波波束沿时间轴的传输,引入束宽、发散角、曲率半径、品质因子和束熵表征波束的传输.发现品质因子守恒的量子系统,其动量算子和位置算子呈线性演化,传播子可以表达成ABCD的形式,最小波包(品质因子为1)的形式不随时间改变.讨论了对常数势能系统和谐振子系统的应用 关键词： 物质波束 光束 谐振子     

复数折射率介质中光束传输的Schrdinger形式理论研究

将复数折射率介质的Helmholtz方程化为具有复数势能的Schr edinger方程的形式 ,用进化算子的逆算子代替相应的共轭算子 ,定义了与实数折射率系统光束传输参数具有相似性质的力学量的复数平均值 ,证明复数光束质量因子守恒是复数ABCD定律成立的充要条件 .利用推广的Heisenberg图象 ,从复数光束传输参数的进化方程得到了位置算子和动量算子的线性进化方程 ,进一步利用量子力学的表象和表示理论得到了一般复数ABCD系统的Huygens积分 .     

复数折射率介质中光束传输的Schrodinger形式理论研究

将复数折射率介质的Helmholtz方程化为具有复数势能的Schredinger方程的形式,用进化算子的逆算子代替相应的共轭算子,定义了与实数折射率系统光束传输参数具有相似性质的力学量的复数平均值,证明复数光束质量因子守恒是复数ABCD定律成立的充要条件.利用推广的Heisenberg图象,从复数光束传输参数的进化方程得到了位置算子和动量算子的线性进化方程,进一步利用量子力学的表象和表示理论得到了一般复数ABCD系统的Huygens积分.     

复数折射率介质中光束传输的Schro..dinger形式理论研究

将复数折射率介质的Helmholtz方程化为具有复数势能的Schredinger方程的形式,用进化算子的逆算子代替相应的共轭算子,定义了与实数折射率系统光束传输参数具有相似性质的力学量的复数平均值,证明复数光束质量因子守恒是复数ABCD定律成立的充要条件.利用推广的Heisenberg图象,从复数光束传输参数的进化方程得到了位置算子和动量算子的线性进化方程,进一步利用量子力学的表象和表示理论得到了一般复数ABCD系统的Huygens积分. 关键词： 复数折射率 Schrdinger方程 Heisenberg图象 ABCD定律     

有效ABCD系统的衍射积分

利用光束传输的薛定谔形式理论，将ABCD定律推广到有效质量因子守恒的系统，得到了束宽，曲率半径和发散角的进化方程，对于束宽对轴坐标的二阶微分为常数的有效ABCD系统，利用海森伯图像得到了坐标和动量的非线性进化关系，并利用简单的迭代方法得到了相应的衍射积分公式。     

驻波中的能量传输

我们知道,驻波没有波形的传播.实际上,驻波区域内各质点是按一定的规律以不同的振幅做谐振动,是一种多模式的振动,所有节点处的质点的振幅为零.那么,各质点振动时的能量是否像单质点的谐振动那样,机械能守恒呢?驻波区域内各部分之间是否有能量传输呢?各种教材及参考书上几乎都没有加以讨论.本文用一般波动能量的讨论方法探讨一下驻波中的能量问题,通过讨论进一步明确形变势能的概念.     

超短激光脉冲在水中的非线性传输特性研究

基于扩展的非线性薛定谔方程及与其耦合的电子密度演化方程,理论研究了超短激光强脉冲在水中的非线性传输特性.理论模型综合考虑了衍射、正常群速度色散,多光子吸收、自聚焦及激光诱导产生的等离子体对光脉冲的自散焦效应.采用有限差分法模拟得到超短脉冲在传输过程中轴向上光功密度和等离子体密度的时空分布.系统分析了超短脉冲在水中传输的动力学过程,讨论了非线性自聚焦和等离子体自散焦效应在脉冲传输过程中的竞争关系.同时研究了不同入射激光能量,脉宽和聚焦条件对等离子体丝的时宅结构和脉冲能流横向分布的影响.该研究将有助于理解和推动超短光脉冲在激光医学、激光安全防护和水中激光加工中的应用.     

洛伦兹光束的传输特性研究

运用光束传输的二阶矩理论,对洛伦兹光束的传输特性进行了研究,给出了束腰、横向发散角和光束传输因子的表达式.横向束腰仅取决于对应方向上的光束参数;而横向发散角和光束传输因子却取决于两横向上的光束参数.给出了光束传输因子随两横向光束参数的变化关系曲线.结果表明,两横向上的光束传输因子随两光束参数的变化规律是不相同的,而整体的光束传输因子随两光束参数的变化是前两者的综合体现;但在傍轴情形下,光束传输因子趋向于常数141,因此,对于相同束腰,其傍轴条件下的发散性为对应高斯光束的141倍.所以,洛伦兹光束适合用于描述某些发散程度较大的激光光源. 关键词： 洛伦兹光束 光束传输 二阶矩     

圆锥磁绝缘传输线的横向空间电荷流

根据电磁场基本理论及电子运动守恒方程，导出圆锥传输线横向空间电荷流的数值模型和磁绝缘临界条件。通过数值计算，讨论了电压及圆锥几何结构参数等对横向空间电荷流和磁绝缘性能的影响。电压较高时,无磁场的空间电荷流较大，而磁绝缘性能更好。在传输线的三个几何参数中，几何因子对传输性能影响最大。     

1 MV紧凑型重频Marx发生器绝缘设计和数值分析

通过分析六氟化硫气体在静态高电压和脉冲高电压作用下的绝缘特性对Marx模块式开关结构和外筒尺寸进行了优化设计,着重优化设计了Marx发生器中的两个关键绝缘部位——开关腔体结构和外金属筒与顶部电容绝缘距离,并通过数值模拟计算,分析了该区域的局部3维电场强度分布。结果表明:最大场强均小于六氟化硫的沿面闪络和电击穿场强阈值。对模块式开关腔和外筒尺寸进行优化得到的绝缘结构满足0.3 MPa下六氟化硫的绝缘要求。     

双偏心椭圆高斯光束在一阶ABCD光学系统中的传输特性

通过求解时谐条件下的亥姆霍兹方程,得到一个特解双偏心椭圆高斯光束,该光束由两个偏心椭圆高斯光束叠加而形成的,可用于描述大功率激光二极管远场分布双峰特性.分析了该光束的光场模型,运用惠更斯-菲涅尔广义积分公式,得到了该光束在一阶ABCD光学系统中的传输场分布和解析表达式,在此理论基础上,数值计算得到光场分布和远场发散角,并运用该光束模型模拟了新型激光二极管光场分布,理论结果与实际结果吻合.     

轴对称光束的克尔透镜矩阵及其在克尔透镜锁模中的应用

在非线性薛定谔方程的基础上较严格简明地推导了克尔介质的轴对称光束及高斯光束的ＡＢＣＤ传播矩阵，该矩阵可用于设计克尔透镜锁模，以腔二端为平面镜的任意光学系统为例，获得了简单的普遍公式。     

椭圆平顶高斯光束及其传输特性

 用张量光学方法定义了三维不可分离变量的椭圆平顶高斯光束(EFGB),导出了这种光束经过非轴对称光学系统的传输公式及相应的张量ABCD定律, 并对EFGB经过自由空间的传输作了数值计算。结果表明, EFGB的传输特性依赖于阶次, 而且耦合EFGB的光强分布在传输过程中会发生旋转。     

M~2-factor of high-power laser beams through a multi-apertured ABCD optical system

Based on the generalized truncated second-order moments, an approximate analytical formula of the beam propagation factor M~2 of high-power laser beams passing through the optical system with multiple hard-edged apertures is deduced. Numerical examples of the beams passing through an aperture-spatial filter are enclosed, and the influences of amplitude modulations(AMs) and phase fluctuations(PFs) on the beam propagation quality of high-power laser beams passing through the multi-apertured ABCD optical system are considered and discussed. It is shown that PFs are able to degrade the beam propagation quality of laser beams more than AMs when the high-power laser beams passing through the aperture-spatial filter, furthermore, one or two aperture-lens optical systems configured appropriate aperture parameters are both able to upgrade the beam propagation quality of high-power laser beams. The M~2 factor of Gaussian beam passing through the multi-aperture optical system is a special case in this paper.     

Definition and measurement of the beam propagation factor M2 for chromatic laser beams

The concept of the beam propagation factor M2 is extended for chromatic laser beams. The definition of the beam propagation factor can be generalized with the weighted effective wavelength. Using the new definition of factor M2, the propagation of chromatic beams can be analyzed by the beam propagation factor M2 as same as that of monochromatic beams. A simple method to measure the chromatic beam factor M2 is demonstrated. The chromatic factor M2 is found invariable while the laser beam propagates through the dispersion-free ABCD system.     

Numerical approach to laser beam propagation through turbulent atmosphere and evaluation of beam quality factor

In this paper, propagation of a Gaussian laser beam through turbulent atmosphere is evaluated numerically. The beam quality factor for the propagated beam has been estimated for different turbulent conditions that are characterized by parameter C_n. The calculations show that the beam quality can be affected dramatically by atmospheric turbulence and the laser beam size and wavelength have major role in the results. Furthermore, the propagation of laser beam in longer distance results in more spatial perturbation of the beam. The results of these calculations and evaluation of beam quality factor M² can be used for estimating the refractive index structure parameter (or atmosphere turbulent parameter) C_n.     

Partially coherent beam and its applications

The recent progresses on the propagation, generation and application of partially coherent beam (PCB) are reviewed in this paper. A new tensor ABCD law for treating the propagation of partially coherent Gaussian-Schell model (GSM) beams through a paraxial optical system is derived. The focusing, spectral shift and fractional Fourier transform of the GSM beam are investigated by using the tensor method. The generation of PCB with special optical resonator is studied both theoretically and experimentally. Furthermore, the ghost imaging and superluminal propagation of the PCB is discussed. The results show clearly that the coherence of light have strong influences on the ghost imaging and superluminal propagation.