球差透镜聚焦部分相干光束获得局域空心光束

基于Collins公式,研究了空间相干度为零阶贝塞耳函数的部分相干光通过球差透镜后在几何焦平面附近的光强分布情况.研究表明,通过改变部分相干光的光谱相干度,球差系数可以得到平顶光束和局域空心光束.球差系数决定了最佳聚焦点的位置.当球差系数为正时,最佳聚焦点随着球差系数的增大向远离透镜的方向运动,甚至超过几何焦点;当球差系数为负时,最佳聚焦点随着球差系数绝对值的增大向靠近透镜方向移动.另外,在正负球差绝对值相等时,光强分布以几何焦点相对称.     

高斯光束经过负球差透镜的聚焦

本文讨论高斯光束经过负球差透镜的聚焦，得到了聚焦光场轴上点的光强分布的表示式，并对其进行数值计算。数值计算结果表明，在负球差的情况下，得到光强的最大点位置（最佳聚焦点）相对于无球差情况，往透镜方向移动，并且，最佳聚焦点的光强较无球差时大，当Ｎｗ＝１，Ｎａ＝５，ｋＳ１＝－０．２时，得到的最佳聚焦点的光强是无球差时的１．３４倍。本文还讨论了透镜的菲涅尔数对聚焦光场分布的影响。结果表明，当透镜的菲涅尔数小于１时，球差对高斯光束的聚焦的影响可以忽略。     

部分相干平顶高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

 基于部分相干光的传输理论,研究了部分相干平顶高斯光束通过球差透镜聚焦后轴上点的光强分布。数值计算表明:轴上最佳聚焦点随着球差从负到正的变化而向几何焦点方向移动;光束阶数越大,实现最佳聚焦点越过几何焦点所需的正球差值越小;正负球差对应的最佳聚焦点始终分居于无球差时最佳聚焦点的两侧;轴上最佳聚焦点的光强随着球差从负到正的变化而变小;当正负球差绝对值较大时,光强随球差的变化较为缓慢,而在球差值为0附近,光强随球差的变化比较剧烈。     

环状光束通过像散透镜的变换特性

 基于Tovar提出的平顶多高斯光束模型,给出了环状光束模型。利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论,对环状光束通过像散透镜后的传输和聚焦特性进行计算和分析,并讨论了透镜像散对环状光束经透镜变换后对光束质量的影响。研究结果表明:环状光束通过像散透镜后变为非旋转对称光束;聚焦光强随着透镜像散系数的增大而逐渐减弱,聚焦光斑的方位仅由像散系数确定;在光束阶数和入射光波波长一定的情况下,环状光束通过像散透镜的变换特性和光束质量不仅与透镜像散系数有关,还与系统菲涅耳数有关,像散系数增大或菲涅耳数减小时,光束质量变差。     

光束控制系统热效应与球差对激光光束质量的影响

采用Strehl比、桶中功率、β参数和束宽描述远场光束质量，研究了光束控制系统热效应和球差对远场激光光束质量的影响.用四维仿真程序作了详细计算，给出了数值计算结果并进行了物理分析.研究表明，传输通道的热效应和正球差会使远场光强分布扩展，可聚焦能力下降，光束质量变差.有意义的是，当激光发射功率达到一定值时，合适选取负球差会在几何焦面得到比无球差时更高的峰值光强和更好的可聚焦能力.但在以前的工作中，由于焦移，类似的结论是在实际焦面上得出的.非线性热晕的存在是其物理原因，对此用数值计算例子作了说明. 关键词： 高功率激光 热效应 光束控制系统 球差     

部分相干修正贝塞尔高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

由部分相干光的传输理论出发,对部分相干修正贝塞尔高斯光束通过球差透镜聚焦后轴上光强分布进行了研究.数值计算表明:当光谱相干度较小时,正、负球差对应的最佳聚焦点位于无球差时对应的最佳聚焦点的两侧;当光谱相干度较大时,正、负球差对应的最佳聚焦点将位于无球差时对应的最佳聚焦点的左侧.研究进一步表明,最佳聚焦点随着透镜菲涅耳数的增大向几何焦点方向靠近,并趋于一个定值.当光束菲涅耳数为1时,无球差时对应的最佳聚焦点逐渐趋于0.908,该值与光谱相干度无关,当透镜具有球差时,该值与光谱相干度有关.     

柱面球差透镜聚焦部分相干光束的焦移

通过定义聚焦光束的等效菲涅耳数,研究了部分相干光经柱面球差透镜聚焦后的轴上光强分布,得到了相对焦移的简单公式,即相对焦移反比于等效菲涅耳数的平方.结果表明,这种基于等效菲涅耳数的计算聚焦光学系统的焦移方法是计算部分相干光束经球差透镜聚焦相对焦移简单且有效方法.还讨论了一种特殊等效菲涅耳数为纯虚数情况.结果证明,在这种情况下,该相对焦移简单公式仍然有效.     

平顶高斯光束和超高斯光束传输特性的相似性

 在直角坐标系下对平顶高斯光束和超高斯光束的传输特性的相似性问题作了讨论。研究表明,当有相同的M²因子但束宽不同的平顶高斯光束和超高斯光束通过光阑效应可忽略ABCD光学系统传输时,在广义菲涅尔数F相等处有相似的光强分布。对于有光阑和用球差透镜聚焦的情况,若平顶高斯光束和超高斯光束具有相同的M²因子和束腰宽度,则在相同传输距离处仍可得到相似的光强分布。     

激光、激光技术

激光物理TN2412007032142部分相干平顶光束的实验研究=Experi mental investiga-tions on partially coherent flattop beamprofiles[刊,中]/董梅梅(华侨大学光学与光子学研究所.福建,泉州(362021)),蒲继雄//光电工程.?2007,34(1).?104-107利用对入射光进行相干度调制的方法,在实验上研究了聚焦光场中的部分相干平顶光束,用CCD记录了光束的产生和演变过程,验证了聚焦光场中部分相干平顶光束的存在。此外,还研究了对于不同的聚焦透镜焦距和环形光阑中心拦截比,不同空间相干度对平顶光束的影响。研究表明,两处平顶光束的大小及两处平顶光束…     

初级球差对椭圆偏振涡旋光束深聚焦场的影响

研究了椭圆偏振涡旋光束经过具有初级球差的高数值孔径透镜的聚焦特性。基于德拜矢量积分理论,获得了椭圆偏振涡旋贝塞尔-高斯光束经过具有初级球差的高数值孔径透镜后的复振幅的分布函数,根据数值模拟的结果,分析了不同的初级球差系数对右旋椭圆偏振光束和左旋椭圆偏振光束聚焦场光强分布和相位分布的影响。结果表明,随着初级球差系数的增加,椭圆偏振涡旋光束的强度会变小,空心的尺寸会变大;右旋椭圆偏振光纵向分量的相位分布呈现螺旋结构,而且右旋椭圆偏振光和左旋椭圆偏振光的位错线半径会逐渐增大;会聚点逐渐偏离焦平面,纵向光场发生改变。     

Effect of spherical aberration on scintillations of Gaussian beams in atmospheric turbulence

The effect of spherical aberration on scintillations of Gaussian beams in weak, moderate and strong turbulence is studied using numerical simulation method. It is found that the effect of the negative spherical aberration on the on-axis scintillation index is quite different from that of the positive spherical aberration. In weak turbulence, the positive spherical aberration results in a decrease of the on-axis scintillation index on propagation, but the negative spherical aberration results in an increase of the on-axis scintillation index when the propagation distance is not large. In particular, in weak turbulence the negative spherical aberration may cause peaks of the on-axis scintillation index, and the peaks disappear in moderate and strong turbulence, which is explained in physics. The strong turbulence leads to less discrepancy among scintillations of Gaussian beams with and without spherical aberration.     

The intensity distribution of hollow Gaussian beams focused by a lens with spherical aberration

We developed an expression that describes the hollow Gaussian beams (HGBs) passing through a spherically aberrated lens by using the Collins formula. The radial intensity distribution in both spherical aberration SA free lens, lens that exhibits relatively large in both positive spherical aberration PSA, and negative spherical aberration NSA is calculated. Numerical calculations are made and the results show that the PSA and NSA have a strong influence on the intensity distribution especially at the focus. The study showed remarkable results for which there is no hollow Gaussian beam at a large NSA along the optical axis at the focus. In addition, we found that the DSS, and w_r of focused hollow Gaussian beams in the focal region depend not only on the beam radius, and beam order; but also on the spherical aberration.     

Focal switch of spherically aberrated Laguerre–Gaussian beams

Based on the Collins formula, we study the focal switch of spherically aberrated Laguerre–Gaussian (L–G) beams passing through an optical system with the aperture and lens separated. Our results demonstrate that the behavior of the focal switch of spherically aberrated L–G beams is generally dependent on the spherical aberration coefficient, truncation parameter, Fresnel number and mode indices. The spherical aberration affects the relative focal shift, critical position of the focal switch and the relative transition. We also illustrate that there exists a minimum in addition to a maximum in the truncation parameter. Only inside the region between the minimum and the maximum the focal switch effect can be expected. The region depends on the spherical aberration coefficient as well as the Fresnel number.     

The effect of spherical aberration on the phase singularities of focused dark-hollow Gaussian beams

The phase singularities of focused dark-hollow Gaussian beams in the presence of spherical aberration are studied. It is shown that the evolution behavior of phase singularities of focused dark-hollow Gaussian beams in the focal region depends not only on the truncation parameter and beam order, but also on the spherical aberration. The spherical aberration leads to an asymmetric spatial distribution of singularities outside the focal plane and to a shift of singularities near the focal plane. The reorganization process of singularities and spatial distribution of singularities are additionally dependent on the sign of the spherical aberration. The results are illustrated by numerical examples.     

Performance curves comparison of THG efficiency in CsLib6O10 on flattened Gaussian and Gaussian beams

The conversion efficiency of THG on the flattened Gaussian and Gaussian beams is obtained in detail numerical stimulation for CsLiB6O10.The conversion efficiencies of 86.7% and 96% of the flattened Gaussian are larger than those of Gaussian beams of 72.6% and 88% under type I and type 11(1) phase matching. The efficiencies affected by the pump intensity, polarization rate, crystal lengths and orders of the flattened Gaussian beams were presented.     

激光光学系统的初级象差

本文从泽尼克一高斯国多项式出发,讨论了三种初级象差(球差、营差、象散)在平衡及未平衡状态下的标准偏差同衍射孔半径与高斯光束半径之比α的关系.最后讨论了在均匀光波的最佳校正状态下,高斯光束初级象差同α的关系,得到高斯光束的初级象差可按照均匀光波象差理论进行校正的结论.     

平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

 利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时的解析表达式,对平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,讨论了介质梯度折射率系数和光束阶数对传输特性的影响。研究表明,平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时轴上光强分布呈现周期性变化,其周期决定于介质梯度折射率系数,而与光束的阶数无关;轴上峰值处的横向光强分布受梯度折射率系数和光束阶数的影响较大,横向光强的最大值随着梯度折射率系数的增大而增大。     

高库仑量大电流两电极气体火花开关研究

设计了一个两电极气体火花开关，开关的主体部分仅包括阴极、阳极两个主电极，以及金属外壳和绝缘支撑外壳，两电极结构取消了触发极，消除了由于触发极烧蚀影响开关寿命的问题。开关设计工作电压23 kV，单脉冲能量1.2 MJ，峰值电流300 kA，单次脉冲电荷转移量110 C。初步试验阶段开关工作电压达到15 kV，开关的通流180 kA，电荷转移量为47.85 C。开关触发性能可靠，电极烧蚀均匀。