厄米-双曲正弦-高斯光束的M2因子

从二阶矩的定义出发,给出了一类新光束———厄光双曲正弦高斯(HShG)光束M2因子的解析公式,公式表明HShG光束的M2因子是光束阶数n和参数α的函数.作为本公式的特例,给出了厄光正弦高斯(HSiG)双束、双曲正弦高斯(ShG)光束以及正弦高斯(SiG)光束M2因子的解析公式.对HShG光束的束腰宽度、远场发散角及M2因子做了数值计算,并对所得结果作了分析. 关键词： 厄米-双曲正弦高斯光束 厄米-正弦-高斯(HSiG)光束 M2因子 二阶矩     

厄米-高斯光束的M2因子矩阵

提出了厄米-高斯光场的M2因子矩阵.引入束半宽平方的交叉项、M2因子的交叉项,理论推导出了在同一坐标系下光场旋转一定角度后的M2因子矩阵,数值模拟了与M2因子矩阵有关的各参数随光场旋转角度变化的规律,给出了光场的M2因子矢量点随光场旋转角度变化的轨迹曲线.计算结果与理论推导结果相符,证实了利用M2因子矩阵可以将旋转前后的二维厄米-高斯光场用旋转矩阵统一起来.该方法可推广到对一般的二维高阶高斯光束的光束质量的理论分析上,具有普适性,对光束质量的实际测量有重要的理论指导意义.     

湍流大气中厄米-高斯光束M2因子的变化

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和Wigner分布函数二阶矩的定义,推导出直角坐标系下大气湍流中部分相干光的M2因子传输公式。以厄米-高斯（H-G）光束为例,给出了H-G光束通过大气湍流传输后M2因子的解析表达式,并采用Tatarskii谱,详细讨论了M2因子的主要影响因素。结果表明,M2因子主要由光束的束腰宽度、波长、光束阶数、大气湍流的折射率起伏结构常数和在湍流中传输距离决定。随着光束阶数、折射率起伏结构常数及传输距离的增大,M2因子明显增大,光束阶数越高,湍流对M2因子变化的影响越小。对于给定的传输距离,存在最佳初始束宽,使M2因子最小。     

厄米-高斯光束的M2因子矩阵

提出了厄米-高斯光场的M²因子矩阵.引入束半宽平方的交叉项、M²因子的交叉项,理论推导出了在同一坐标系下光场旋转一定角度后的M²因子矩阵,数值模拟了与M²因子矩阵有关的各参数随光场旋转角度变化的规律,给出了光场的M²因子矢量点随光场旋转角度变化的轨迹曲线.计算结果与理论推导结果相符,证实了利用M²因子矩阵可以将旋转前后的二维厄米-高斯光场用旋转矩阵统一起来.该方法可推广到对一般的二维高阶高斯光束的光束质量的理论分析上,具有普适性,对光束质量的实际测量有重要的理论指导意义. 关键词： M²因子矩阵')" href="#">M²因子矩阵 厄米-高斯光束 非对称激光束 矩阵光学     

部分相干厄米-双曲正弦-高斯光束通过湍流大气传输的平均光强分布演化和角扩展

推导出部分相干厄米-双曲正弦-高斯(H-ShG)光束通过湍流大气的平均光强和角扩展的解析表示式,并用以研究了部分相干H-ShG光束在湍流中的平均光强分布演化和角扩展. 结果表明,折射率结构常数C²_n的增加和空间相关长度σ₀的减小都会加速演化过程. 引入相对角扩展来定量描述光束抗拒湍流的能力. 空间相关长度σ₀,束腰宽度w₀和双曲 关键词： 平均光强分布演化 角扩展 湍流大气 部分相干厄米-双曲正弦-高斯(H-ShG)光束     

厄米-双曲余弦-高斯光束的瞄准稳定性

用失调叠加积分的方法 ,对厄米双曲余弦高斯光束的瞄准稳定性作了研究 ,得到了厄米双曲余弦高斯光束失调因子 ηm2 的精确解析公式和近似解析公式 ,并用数值计算了相对横向偏移和相对角向偏移对失调因子ηm2 的影响以及对精确解析公式和近似解析公式的适用范围作了分析和说明。     

复宗量厄米-高斯光束的相干模表示

基于激光的相干模分解理论，讨论了复宗量厄米_高斯(EHG)光束的模相关和相干模表示，推导出EHG光束的模相关系数的解析表达式，并给出了一种只包含有限个模式的相干模表示. 在此基础上，根据EHG光束的模结构，分析了EHG光束和常规厄米_高斯(SHG)光束M²因子的差异. 关键词： 复宗量厄米_高斯(EHG)光束 相干模分解 2因子')" href="#">M²因子 模相关系数(MCCs)     

双曲正弦高斯光束的M2因子和相干模分解

基于二阶矩方法和正交模系展开法,推导出双曲正弦高斯光束的光束传输M²因子和模相干系数的解析表达式,从而建立 了双曲正弦高斯光束的相干模分解理论.提出了一种在实验室中产生双曲正弦高斯光束的简单方法. 关键词：     

部分相干双曲正弦高斯光束的M~2因子与湍流距离

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数方法,推导出了部分相干双曲正弦高斯(ShG)光束在湍流大气中M2因子的解析表达式。在此基础上研究了部分相干ShG光束的湍流距离,即湍流引起的光束扩展可忽略的范围。采用Von Karman谱分别对M2因子和湍流距离进行了数值计算,并分析了内外尺度的影响。研究表明:M2因子随束腰宽度和离心参数的增加存在极小值;湍流距离随束腰宽度的增加存在极大值,随离心参数的增加而增加,大气湍流对离心参数较大的光束影响较小。另外,M2因子和湍流距离与折射率结构参数、内尺度、外尺度、波长和相干参数等密切相关。     

会聚厄米-双曲余弦高斯光束的光强分布和焦移

 基于厄米-双曲余弦高斯光束通过无光阑限制薄透镜聚焦的解析传输公式，研究了厄米-双曲余弦高斯光束聚焦区域的光强分布，并对光束的焦移进行了分析，讨论了偏心参数对光强主极大位置的影响。结果表明：TEM₁₁模厄米-双曲余弦高斯光束的相对焦移（绝对值）随偏心参数和菲涅尔数的减小而增大，菲涅尔数较大时相对焦移趋于零。TEM₂₂模光束在偏心参数小于0.54时，轴外与轴上光强极大值的比值大于1，此时光强主极大在轴外，偏心参数大于0.54时则相反；在偏心参数等于0.54时比值为1，此时光束有两个主极大，偏心参数愈大光强愈集中于轴上。使用LW法和GH法得到的TEM₂₂模光束的相对焦移（绝对值）随偏心参数和菲涅尔数的变化规律与TEM₁₁模光束一致，但相同参数下使用这两种方法得出的具体结果不同。     

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.     

湍流大气中厄米-高斯光束M2因子的变化

 基于广义惠更斯-菲涅耳原理和Wigner分布函数二阶矩的定义,推导出直角坐标系下大气湍流中部分相干光的M²因子传输公式。以厄米-高斯（H-G）光束为例,给出了H-G光束通过大气湍流传输后M²因子的解析表达式,并采用Tatarskii谱,详细讨论了M²因子的主要影响因素。结果表明,M2因子主要由光束的束腰宽度、波长、光束阶数、大气湍流的折射率起伏结构常数和在湍流中传输距离决定。随着光束阶数、折射率起伏结构常数及传输距离的增大,M²因子明显增大,光束阶数越高,湍流对M²因子变化的影响越小。对于给定的传输距离,存在最佳初始束宽,使M2因子最小。     

双曲余弦高斯列阵光束在湍流大气中的光束传输因子

本文推导出了双曲余弦高斯(ChG)列阵光束在湍流大气中的光束传输因子( M ^{2因子)的解析公式,并采用相对 M 2因子研究了湍流对 M 2因子的影响.研究表明,在湍流大气中 M 2因子不再是一个传输不变量,湍流使得 M 2因子增大.非相干合成情况下, M 2因子随着传输距离、光束参数、相对子光束间距和子光束数目的增大而增大.相干合成情况下, M 2因子随光束参数和相对子光束间距的增大呈现振荡上升.相干合成情况下的 M 2因子比 关键词： M2因子)')" href="#">光束传输因子(M2因子) 光束质量 双曲余弦高斯列阵光束 大气湍流}     

厄米-高斯光束在非Kolmogorov大气湍流中的传输性质

基于广义惠更斯-菲涅尔原理和非Kolmogorov(非K)谱,推导出了厄米-高斯光束在非K大气湍流中传输的束宽、角扩展以及M2因子的解析表达式.数值计算表明,在传输距离比较远(如z≥3km)时,厄米-高斯光束的束宽、角扩展和M2因子随广义指数参量α的增大而增加直到α=3.11时达到最大值后再随α的增大而减小;随湍流的内尺度l0的减小而增大;随外尺度L0的增加而增大(3.6α4).但是当广义指数参量α在3α3.6区间取值时,束宽和M2因子几乎不随外尺度的增加而变化.     

厄米-余弦-高斯光束的传输特性

从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分出发对厄米-余弦-高斯光束的传输特性作了研究,给出了厄米-余弦-高斯光束通过近轴ABCD光学系统的解析传输公式,以厄米-余弦-高斯光束通过自由空间和薄透镜系统为例做了数值计算和分析,结果表明厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输时不能保持其形状不变。厄米-双曲余弦-高斯光束、余弦-高斯光束、厄米-高斯光束的传输公式可作为厄米-余弦-高斯光束的特例得出。     

厄米-余弦-高斯光束的传输特性

 从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分出发对厄米-余弦-高斯光束的传输特性作了研究，给出了厄米-余弦-高斯光束通过近轴ABCD光学系统的解析传输公式，以厄米-余弦-高斯光束通过自由空间和薄透镜系统为例做了数值计算和分析，结果表明厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输时不能保持其形状不变。厄米-双曲余弦-高斯光束、余弦-高斯光束、厄米-高斯光束的传输公式可作为厄米-余弦-高斯光束的特例得出。     

标准和优美厄米-高斯光束通过圆环孔衍射的比较

标准厄米-高斯光束(Standard Hermite-Gaussian beam,SHGB)和优美厄米-高斯光束(Elegant Hermite-Gaussian beam,EHGB)是厄米-高斯光束的两个特殊解.应用柯林斯(Collins)公式研究两种光束通过圆环孔的衍射特性,用Matlab软件进行一些数值模拟.模拟结果表明:这两种光束通过圆环孔的衍射存在明显差异,在x、y轴方向上SHGB衍射光强始终比EHGB大,差异来源于标准厄米-高斯光束与优美厄米-高斯光束的场分布的差异.     

对称化光学系统对像散复宗量厄米-高斯光束的变换

 使用二阶矩和广义惠更斯 菲涅尔衍射积分方法研究了用于实宗量厄米高斯光束对称化的光学系统对复宗量厄米-高斯光束的变换。研究结果表明：复宗量厄米-高斯光束经过该光学系统后，只能在出射面上实现在二阶矩定义下的对称化，但光斑不具有旋转对称性。因此，这套用于实宗量光束对称化的光学系统对复宗量光束并不适用。     

对称化光学系统对像散复宗量厄米-高斯光束的变换

使用二阶矩和广义惠更斯 菲涅尔衍射积分方法研究了用于实宗量厄米高斯光束对称化的光学系统对复宗量厄米-高斯光束的变换。研究结果表明：复宗量厄米-高斯光束经过该光学系统后,只能在出射面上实现在二阶矩定义下的对称化,但光斑不具有旋转对称性。因此,这套用于实宗量光束对称化的光学系统对复宗量光束并不适用。     

厄米-高斯光束的焦开关

考虑了由光阑和透镜组成的简单光学系统。研究表明，当厄米-高斯光束入射这一系统，在系统和光束参数满足一定条件时会出现称为焦开关的新现象。详细的数值计算和物理分析说明了厄米-高斯光束的焦开关特性。与已有的工作做了比较，并指出了焦开关可能的应用。