测量高斯光束直径的朗琴尺法

朗琴尺可用于快速精确地测量高斯光束的直径。本文介绍一种朗琴测量法的理论分析。其在理论上的主要结果是光束直径与被测参数(P_(max)与 P_(min))之间的一个很简单的关系式。将此方法同常用的针孔、狭缝及刀口法加以比较,讨论了朗琴方法的主要优点,给出了这种方法在应用上的一些注意事项。     

高斯光束对标准硅球直径测量的影响分析

针对高精度硅球直径测量系统的特点,分析平面波反射光的多光束干涉和双光束干涉,以及正入射时高斯光束反射光中心的多光束干涉和双光束干涉,对不同条件下的高斯光束反射光中心的干涉光强进行了数值模拟.对采用五步相移算法时高斯多光束干涉的影响进行了研究,给出了特定参数条件下不同束腰ω0和传播距离z时的最大相位误差,当ω0=5 mm,z=2000 mm时的最大相位误差达0.08%.     

用正弦形和三角形刻线测量高斯激光光束直径

分析了用正弦形和三角形刻线测量高斯激光光束直径的问题。考虑到了对比度和周期数的影响,发现这两种刻线对于测量直径极小的高斯光束比朗琴刻线更可靠。     

基于泰伯效应的高斯光束尺寸测量

光栅用在高斯光束参数测量中的突出优点是方法简单，成本较低，全息光栅由于其制备容易，无周期误差而比一般光栅具有更多的优点。在用光栅进行光斑测量的实验中，观察到由全息光栅引起的泰伯（Ｔａｌｂｏｔ）效应携带有关光斑参数的有用信息，本文提出了一种基于泰伯效应的测量方法，只需测定条纹间隔就能确定高斯光束尺寸，因此降低了对光源或光栅定位精度，电路和光源稳定性的要求，文中聚焦高斯光束照明全息光栅时光场分布，及其     

拟合法测量高斯光束的束腰半径

从高斯光束的横向光强分布特性出发,建立了小孔光阑透过功率与孔径的关系式.采用2种不同拟合方法对高斯光束的束腰半径进行了测量.为减小激光器功率不稳定带来的不利影响,实验中采用双光路进行测量.结果表明,用拟合法测量高斯光束的束腰半径不仅合理,而且可行.     

狭缝扫描法测量高斯光束光斑尺寸

在激光束参数测量中,常常使用针孔扫描法来测量光束光强的轮廓分布,但该法要求扫描的针孔必须通过光斑中心,否则会引起较大的测量误差,另外,若被测光斑较小,所需针孔就较小,亦增加了测量的难度。本文介绍利用狭缝作一维扫描,同样可以得到高斯光束的光强分布,但是避免了对中的麻烦,而且由于通过狭缝的光能较强,方便了操作,提高了信噪比。设高斯光束横向光强分布为式中,I_0为光束中心点的光强,ω为光斑半径。若扫描狭缝宽为Δ,缝中心在x′处,缝长远大于光斑直径,那末通过狭缝的光能是     

用于实验教学的激光高斯光束参数测量系统

组建了一套激光高斯光束判断和参数测量系统,分别在近场和远场进行多点测量,再进行双曲线拟合,即可得到光束的束腰及其位置、瑞利尺寸、发散角和光束质量因子.     

高斯光束衍射测量中暗点漂移的研究

在丝径的激光高精度衍射测量中,激光的偏振方向、光束的几何属性和光束中心对衍射体对称中心的偏离都会影响测量的结果.本文从测量的角度对后二者的影响进行较为深入的研究.在理论研究的基础上,进行了计算机模拟,最后提出处理结果的方法.     

用光电摄象法测量高斯光束的参数

一、前言在现已出版的物理实验教材中,对高斯光束特性的研究,一般都是采用光电机械扫描的方法。如:扫描针孔、扫描刀口、扫描狭缝等等。这些方法的共同特点是移动测量元件,因而不能在同一瞬间对整个高斯光束进行测量。对于连续运转的激光器,输出光强不稳定或者是脉冲式输出的激光束,     

余弦-高斯光束

提出一种新的可以较好地描写带有相位台阶光学谐振腔的模式的光束模型-余弦-高斯光束。这种光束是由两束高斯球面波的相干叠加形成的,其光束质量因子可以小于1。     

非高斯光束的传输

提出一种能处理非高斯非轴对称光束传输的张量方法,引入三个表征任意分布光束的特征张量,运用非对称光学系统的惠更斯衍射积分公式导出了它们的变换规律.讨论了任意光束的质量因子.作为一个实例,分析了高阶厄米-高斯光束通过柱面透镜的变换.     

高斯光束匹配的讨论

采用稳定腔的激光器所发出的激光，将以高斯光束的形式在空间传输．我们能够从已知的腔参数，推导出高斯光束的参数，就可以用透镜那样的光学元件来使一个腔的高斯光束同另一腔的高斯光束相匹配本文讨论两共轴高斯光束的匹配问题．     

高斯光束的象差平衡

本文从有象差时的衍射积分出发,导出高斯光束中心点亮度与波象差方差的关系,依据斯特列尔判据,采用解线性方程组的方法讨论了高斯光束球差及轴外象差的最佳校正形式,并以表格方式给出了最佳校正形式.     

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.     

散斑位移法测量激光高斯光束的空间分布

提出一种测量激光光束高斯空间分布特征的新方法——散斑位移法。该方法利用光传播的菲涅尔衍射公式和光场的统计规律,给出散斑场光强在散射体位移前后的高斯光束相关函数的表达式。测出相关函数在光路上某一位置的数值,并由此同时求出高斯光束的束腰位置和大小。     

散斑位移法测量激光高斯光束的空间分布

 提出一种测量激光光束高斯空间分布特征的新方法——散斑位移法。该方法利用光传播的菲涅尔衍射公式和光场的统计规律,给出散斑场光强在散射体位移前后的高斯光束相关函数的表达式。测出相关函数在光路上某一位置的数值,并由此同时求出高斯光束的束腰位置和大小。     

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.     

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.     

高斯光束的合成特性分析

建立了矩形阵列高斯光束合成模型,采用数值模拟方法计算了光束间距、单元光束特性以及阵列结构等参数对非相干合成和同相位相干合成的远场峰值强度及光束质量的影响,描述了非同相位相干合成可能产生的结果,讨论了同轴与非同轴合成,相干与非相干合成的特点。结果表明：非相干和同相位相干合成时的光束质量随着单元光束的增多而变差,并且随着光束间距与单元光束束腰之比的增大而下降;而非同相位相干合成的结果较为复杂,可能产生完全相消干涉,合成光束“重心”离轴及束腰位置偏移等现象。分析认为：同轴合成可以获得最佳的光束质量,是值得采用的合成方式。此外,同轴相干合成优于非相干合成的充分条件是将单元光束之间的相位差控制在(-π/4,π/4)以内。