截断光束的广义M2因子

使用渐近分析法、广义截断二阶矩法和自收敛束宽法研究了旋转对称截断光束的广义M2 因子 ,分析了这三种方法的物理联系以及如何惟一确定广义M2 因子问题 ,并用数值计算结果做了说明 .     

柱坐标系中截断光束的广义M2因子

推导出截断圆对称光束二阶矩的传输方程,它们与无截断光束的二阶矩满足相似的传输定律.因此,基于广义截断二阶矩方法,将直角坐标系中截断二维光束的二阶矩特征参数推广到柱坐标系中的截断圆对称光束,类似方法定义的广义M2因子(M2G因子)是一个传输不变量.对理论的自洽性作了物理解释.推导出柱坐标系中截断超高斯光束的二阶矩参数和M2G因子.对一些有意义的特殊情况作了讨论,并以数值计算例作了说明.     

截断部分相干厄米-高斯光束的广义M_G~2因子

基于广义截断二阶矩法,推导出了截断部分相干厄米-高斯（H-G）光束的广义M2G因子的解析表达式.截断完全相干H-G光束、截断高斯谢尔模型（GSM）光束以及截断高斯光束可以做为本文结果的特例给出.研究表明：截断部分相干H-G光束的广义M2G因子与截断参数δ,模阶数m以及相干参数α有关.当δ非常小时,M2G因子出现奇偶分群现象,即m为奇数的M2G因子互相非常接近,m为偶数的M2G因子互相非常接近,但当δ增大时这种现象逐渐消失.对于截断GSM光束,任意具有不同δ值的M2G因子随α变化的两曲线之间一定存在交叉现象.但是,对于截断部分相干H-G光束的M2G因子,则不一定会发生这种交叉现象.此外,m越大,M2G因子受参数δ的影响越大,可以忽略光阑效应的δ也越大.     

柱坐标系中截断光束的广义M2因子

推导出截断圆对称光束二阶矩的传输方程，它们与无截断光束的二阶矩满足相似的传输定律.因此，基于广义截断二阶矩方法，将直角坐标系中截断二维光束的二阶矩特征参数推广到柱坐标系中的截断圆对称光束，类似方法定义的广义M²因子（M²_G因子）是一个传输不变量.对理论的自洽性作了物理解释.推导出柱坐标系中截断超高斯光束的二阶矩参数和M²_G因子.对一些有意义的特殊情况作了讨论，并以数值计算例作了说明. 关键词： 光束描述 截断光束 圆对称性 广义截断二阶矩(GTSM) 2因子（M²_G因子）')" href="#">广义M²因子（M²_G因子）     

截断光束的广义M2因子测量的实验研究

提出了一种可广泛适用于截断光束和非截断光束的广义M2因子测量的实验方法和相应的数据处理方法。在利用广义强度二阶矩计算光束束宽时,以积分角谱范围能够包含光束总能量的75%以上作为积分范围的选取标准,并遵循现有的国际标准化组织(ISO)规定的测量步骤和方法对截断高斯光束的广义M2因子进行了测量,并将不同截断参量时的实验结果与理论计算结果进行了比较,证明了该方法的正确性。研究结果表明,根据该方法测量截断光束M2因子时,只须将非截断光束M2因子测量的数据处理部分进行适当修正,而无需增加其他硬件开销,该方法简便易行且测量步骤仍可遵循国际标准化组织规定。     

截断部分相干厄米-高斯光束的广义M2G因子

基于广义截断二阶矩法,推导出了截断部分相干厄米-高斯(H-G)光束的广义M²_G因子的解析表达式. 截断完全相干H-G光束、截断高斯谢尔模型(GSM)光束以及截断高斯光束可以做为本文结果的特例给出. 研究表明:截断部分相干H-G光束的广义M²_G因子与截断参数δ,模阶数m以及相干参数α有关. 当δ非常小时,M^{2关键词： 截断部分相干厄米高斯光束 M2_G因子')" href="#">广义M2_G因子 广义截断二阶矩法}     

截断平顶光束的广义M2因子和相干模分解

针对Li提出的平顶光束的新描述模型,分别采用广义二阶矩方法和矩形函数的复高斯函数展开方法,推导出平顶光束通过硬边光阑的广义光束传输M2因子和模相关系数的解析表达式.以此为基础,对截断平顶光束的模相关、模结构以及相干模分解进行了分析,建立了截断平顶光束的相干模分解理论.     

截断平顶光束的广义M2因子和相干模分解

针对Li提出的平顶光束的新描述模型，分别采用广义二阶矩方法和矩形函数的复高斯函数展 开方法，推导出平顶光束通过硬边光阑的广义光束传输M²因子和模相关系数的解析表 达式.以此为基础，对截断平顶光束的模相关、模结构以及相干模分解进行了分析，建立了 截断平顶光束的相干模分解理论. 关键词： 截断平顶光束 2因子')" href="#">广义M²因子 模相关系数 相干模分解     

环状平顶光束的传输特性研究

利用偏心高斯光束相干叠加方法，建立了柱坐标系下环状平顶光束模型.采用广义强度二阶矩定义，推导出环状光束广义M2因子的解析表达式.利用广义衍射积分理论，给出环状光束经过近轴ABCD光学系统的传输公式，并进一步给出了环状平顶光束修正的菲涅耳数定义.分析了环状平顶光束在自由空间的传输规律.研究结果表明，该模型可统一描述基模高斯光束、环状高斯光束以及环状平顶光束.环状平顶光束的广义M2因子和环状平顶光束的传输特性与其阶数及遮拦比有关.     

非傍轴截断平顶光束的质量因子

 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。     

Does the beam width affect the generalized M factor of hard-edged diffracted beams?

A detailed study of the generalized M² factor of hard-edged diffracted beams based on the truncated second-order moments method, asymptotic analysis and self-convergent beam width approach is performed. The dependence of the generalized M² factor on the parameters characterizing the spatial profile, and beam truncation, etc. is analyzed.     

有振幅调制和相位畸变光束通过硬边光阑的M2因子

光束传输M^2因子是表征激光束的有用参量。利用矩形函数的复高斯函数的近似展开方法,给出部分相干光通过硬边光阑后强度二阶矩的近似计算公式,由此可得到部分相干光通过硬边光阑后的推广M^2因子。以有振幅调制和相位畸变光束为例,推导出相应的推广M^2因子的解析表达式,通过数值计算对提出的近似算法的计算精度进行了分析。研究结果表明,使用该近似方法计算得到的推广M^2因子的计算误差小于1％,且通过该方法可直接得到相应的近似解析计算公式,从而使计算得以简化,并有效地提高了计算效率。     

Generalized beam propagation factors of truncated partially coherent cosine-Gaussian and cosh-Gaussian beams

Based on the method of truncated second-order moments, the analytical expressions of the generalized beam propagation factor for truncated partially coherent cosine-Gaussian and cosh-Gaussian beams are derived. The beam propagation factors of the truncated partially coherent cosine-Gaussian and cosh-Gaussian beams depend on the acentric parameter, the truncation parameter, and the coherent parameter. According to the derived expressions, the beam propagation factors are illustrated and analyzed with numerical examples, and the influences of the different parameters on the beam propagation factors are also discussed in detail.     

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.     

Propagation Rule of Pulsed Light Beams through First-order Optical Systems

1.IntroductionInthepastfe\\'ycarsltllcil1tcnsity-momentsmethodandtheM2factorhavebeenre-vea1edtobeveryuscfulrotlcscribethepropagationlawandthebeamqualityofastaticlightbeam[l~Jj.Rccent1y,1ncji:1sctal.generalizedtheintensitymomentsmethodfortheSCLQ(speetral1y`"el1-centcrcdandlocallyquasi-monochromatic)pulsedlightboms[5j.Itisapparentthatthosercsu]tsubtainedinreferenceL5]areon1yvalidfortheso-calledquasi-monochromaticlightbeamsandarenotvalidforgeneralpolychromaticpulsedlightbeams,esPeciallyaredono…