平顶高斯光束与超高斯光束传输特性的比较研究

对平顶高斯光束与超高斯光束的传输特性作了研究和比较,并给出了典型的数值计算例．所得的主要结论是有相同M²因子和束宽的平顶高斯光束与超高斯光束在通过光学系统时,具有非常相似的包括光强分布和光阑衍射效应在内的传输变换特性． 关键词：     

环状球差透镜对超高斯光束光束质量的影响

以桶中功率及β值为光束质量评价参数,分析了环状球差透镜的球差系数、遮拦比等参数对超高斯光束光束质量的影响。研究表明,在几何焦面和实际焦面的桶中功率曲线是不同的,选用适当参数的负球差环状透镜, 可获得比无球差环状透镜更高功率/能量集中度的光束。     

强激光圆对称超高斯光束的自聚焦环

通过数值求解非线性薛定谔方程 ,详细描述了圆对称超高斯光束在 Nd:glass介质中传输形成的自聚焦环。初始光束受到扰动后 ,环就会分裂形成强烈的细光束 ,显示出自聚焦环的不稳定性 ,细光束具有很大的峰值光强 ,将对介质造成极大的危害     

强激光圆对称超高斯光束的自聚焦环

通过数值求解非线性薛定谔方程,详细描述了圆对称超高斯光束在Nd:glass介质中传输形成的自聚焦环。初始光束受到扰动后,环就会分裂形成强烈的细光束,显示出自聚焦环的不稳定性,细光束具有很大的峰值光强,将对介质造成极大的危害。     

超高斯光束截割对多级电离产额的影响

针对光强为超高斯分布的激光束被圆孔截割的情况计算了聚焦区的光强度分布,给出了依赖于激光强度的理论电离体积,并由此研究多光子电离过程中多级电离的电离产额对激光强度的相关性.作为例子,计算了焦点处1013—1016Wcm-2强度范围内Xe的多级电离产额.结果表明:随着超高斯光束截割的增加,电离产额在饱和区呈现出明显的起伏和抑制效应.当超高斯光束的阶数n增加到一定程度(如n>2)或对大的截割条件(ρa=1),电离产额曲线的形状对n的依赖性将变得“迟钝”.计算给出的电离产额曲线上的这种起伏和抑制有可能用于解释已经 关键词： 超高斯光束 截割 多级电离     

超高斯涡旋光束在空间中的传输特性

研究了超高斯涡旋光束光强最大值、光斑半径以及环围能量半径等参数随传输距离和拓扑荷数的变化规律,并与高斯涡旋光束做了比较,结果表明：超高斯涡旋光束的光斑半径和环围能量半径随拓扑荷数及传输距离呈近似线性关系;对同一拓扑荷数和传输距离,高斯涡旋光束的能量较超高斯涡旋光束要发散;当拓扑荷数较大时,超高斯涡旋光束的光斑半径比高斯涡旋光束更大。针对光束质量研究了广义光束质量因子随传输距离和拓扑荷数的变化,结果表明传输距离足够远时,拓扑荷数较小的超高斯涡旋光束具有更好的光束质量。     

强激光圆对称超高斯光束的自聚焦环

 通过数值求解非线性薛定谔方程,详细描述了圆对称超高斯光束在Nd:glass介质中传输形成的自聚焦环。初始光束受到扰动后,环就会分裂形成强烈的细光束,显示出自聚焦环的不稳定性,细光束具有很大的峰值光强,将对介质造成极大的危害。     

高功率超高斯光束传输的非线性补偿研究

分析了高功率超高斯光束在非线性介质中传播的基本理论,用分步傅里叶变换方法计算了10阶超高斯光束在非线性介质内的传输过程,最后采用具有负折射率系数的非线性介质作为补偿材料,对不同的补偿方式进行了对比分析。研究表明,四种补偿方式均可以大大减小光束的B积分,有效防止超高斯光束边缘的非线性增长,降低光束的小尺度自聚焦,同时选用后补偿作为最佳补偿方式。     

高功率超高斯光束传输的非线性补偿研究

 分析了高功率超高斯光束在非线性介质中传播的基本理论，用分步傅里叶变换方法计算了10阶超高斯光束在非线性介质内的传输过程，最后采用具有负折射率系数的非线性介质作为补偿材料，对不同的补偿方式进行了对比分析。研究表明，四种补偿方式均可以大大减小光束的B积分，有效防止超高斯光束边缘的非线性增长，降低光束的小尺度自聚焦，同时选用后补偿作为最佳补偿方式。     

超高斯光束在片状放大器中传输的特性研究

根据非线性薛定谔方程 ,应用分步傅立叶算法 ,模拟了不同强度的入射超高斯光束在片状放大器中的传输行为。分析了超高斯光束的光束宽度参量、阶数 ,以及片状放大器中的自由传播空间对光传输的影响。     

波纹圆孔光栏的衍射及其设计

详细研究了波纹光珠菲涅耳衍射特征，提出并论证了调幅正弦波纹光栏级在较大的菲涅耳数范围内有效地抑制光束中央部分的衍射调制，并给出这类波纹光栏用于高功率光系统的设计程序。     

采用液晶空间光调制器进行激光光束的空间整形

提出采用液晶空间光调制器进行激光束的实时,可调控光束空间整形的新方法,研究了液晶空间光调制器的光学调制特性,用液晶空间光调制器衬时产生的软边切趾光阑与空间滤波器结合,有效地对任意光束进行空间整形,获得光束填充因子高,近“平顶”光强的光束近场分布。     

Study of Serrated Aperture for a Cassegrain Booster Amplifier

The upgrade of the actual large laser facilities (GEKKO XII in our case) implies an increase of filling-factor, but avoiding the generation of spatial high frequencies. To reach that purpose we intend to construct the beams using serrated apertures with an optimised shape. The performances of our system led after simulation to a 70% filling factor with less than 2% fluctuation on the laser pattern intensity map. The optimisation was also checked from a financial point of view. The usual serrated apertures are already giving good results, so we attached ourselves to seek for financial efficiency.     

高数值孔径下高斯光束超分辨技术

利用矢量衍射理论,研究了高数值孔径下高斯光束的超分辨特性,对可以实现超分辨的二环和三环相位结构进行了优化求解,分析了环带半径和相位变化对超分辨性能的影响规律,给出了优化方法和优化结果.研究结果表明:当和平面波照明具有相同的旁瓣比时,使用高斯光束照明仍然可以实现光学超分辨;采用二环相位结构时,内环半径的控制比较关键,相位的微小改变对超分辨性能的影响不大,二环相位结构具有加工容差大的优点;三环相位结构在相同旁瓣比的情况下能够达到较大的压缩比和较小的主瓣峰值强度,三环结构的半径和相位的改变对超分辨性能的影响较大,其加工容差要小于二环相位结构;无论二环或三环相位结构,若提高压缩比,必然会引起主瓣峰值强度降低和旁瓣比增大.该研究为高数值孔径下,高斯光束照明时,超分辨光瞳滤波器的优化设计提供了一种新方法.     

椭圆孔径与轴棱锥系统产生带状近似无衍射光束

基于菲涅耳衍射理论,硬边孔径的复高斯函数展开法及稳相法研究了椭圆孔径与轴棱锥系统的光束传输特性,推导出了高斯平面波经轴棱锥衍射后产生的无衍射光场的表达式,数值模拟了不同传播距离处的截面光强分布,并设计了实验进行验证。用电荷耦合器件(CCD)拍摄得到不同传播距离处的光强分布。实验和模拟结果均表明平面波经椭圆孔径和轴棱锥系统后可获得具有马丢光束特征的带状无衍射光束。研究结果对无衍射光束在光学无损检测、条码扫描等应用上具有重要的指导作用。     

ICF靶场中光束口径与列阵间隔的研究

从靶场反射镜架模块的机械结构设计布局所需几何空间的角度出发,根据大口径、列阵器件的特殊要求,给出符合“神光III”装置总体技术要求的ICF靶场光束口径与列阵间隔之间的关系,得出靶场Δ纵、Δ横应满足的公式.     

Restoration of Decentered Gaussian Beam with the Combination of a Lens and a Gaussian Aperture

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＴｈｅＧａｕｓｓｉａｎｂｅａｍｉｓｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｈａｐｅｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｗｉｔｈａｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｍｉｒｒｏｒｒｅｓｏｎａｔｏｒａｎｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅａｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅｌａｓｅｒ.Ｉｎｔｈｅｐａｒａｘｉａｌａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ ,ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｌｅｘａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｉｔｒｅｍａｉｎｓｕｎｃｈａｎｇｅｄｗｈｅｎｉｔｕｎｄｅｒｇｏｅｓｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｏｒｔｈｅ…     

经光阑衍射的平顶涡旋光束位相奇点的演化特性

推导出了平顶涡旋光束通过有光阑ABCD光学系统的传输解析式,并以光阑透镜和矩形光阑系统为例,与平顶光束比较研究了截断参量、相对离轴距离和光束阶数对衍射场中位相奇点演化特性的影响.数值计算表明,平顶涡旋光束通过上述光学系统均存在位相奇点,即使源处涡旋被光阑阻拦时,衍射场中也会出现位相奇点;而平顶光束通过光阑透镜系统存在刃型位错,随着截断参量增大,会发生刃型位错的演化和湮灭现象,且平顶光束通过矩形光阑系统没有发现位相奇点.     

经光阑衍射的平顶涡旋光束位相奇点的演化特性

推导出了平顶涡旋光束通过有光阑ABCD光学系统的传输解析式,并以光阑透镜和矩形光阑系统为例,与平顶光束比较研究了截断参量、相对离轴距离和光束阶数对衍射场中位相奇点演化特性的影响.数值计算表明,平顶涡旋光束通过上述光学系统均存在位相奇点,即使源处涡旋被光阑阻拦时,衍射场中也会出现位相奇点;而平顶光束通过光阑透镜系统存在刃型位错,随着截断参量增大,会发生刃型位错的演化和湮灭现象,且平顶光束通过矩形光阑系统没有发现位相奇点.