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。     

双曲余弦高斯光束通过有光阑限制的ABCD光学系统的传输

对双曲余弦高斯光束通过有硬边光阑的一阶ABCD光学系统的传输进行了研究,采用将矩形域函数表示为复高斯函数叠加的技巧,推导出了解析的传输公式,在特殊情况下,该公式简化为在无光阑情况下的传输公式,对双曲余弦高斯光束通过有光阑限制的薄膜镜聚焦进行了数值计算,计算结果与直接由柯林斯（Collins)公式所得结果一致,且此解析方法便于进行物理分析,可节约大量机时。     

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。     

贝塞耳函数调制的高斯光束通过有光阑ABCD光学系统的传输

基于惠更斯菲涅尔广义衍射积分,对变量为径向平方的贝塞耳函数调制的高斯光束(QBG光束)通过有圆孔光阑限制的一阶ABCD光学系统的传输进行了研究.采用将圆域函数可表示为复高斯函数叠加的方法,推导出了普适的场分布解析公式,以QBG光束通过有圆孔光阑限制的薄透镜系统为例进行了分析与讨论,数值计算结果证明了本文所用方法的优点,所得结果与直接用广义衍射积分公式进行复杂的数值计算结果完全一致 关键词： QBG光束 光阑 ABCD光学系统 传输特性     

拉盖尔-高斯截断级数展开法的应用

 用拉盖尔-高斯截断级数模拟了任意半径的圆孔硬边光阑窗口函数,并应用于研究高斯光束和零阶贝塞尔-高斯光束通过硬边光阑的衍射。对高斯光束和零阶贝塞尔-高斯光束的轴向和横向光强分布的计算结果表明：当积分面不是很靠近光阑时，用参数最佳化选取的拉盖尔-高斯截断级数法与用直接数值积分所得结果符合很好。     

厄米-高斯光束通过多个硬边光阑复杂光学系统变换的计算模拟

 用Wen的方法研究了厄米－高斯光束通过含有多个硬边光阑复杂光学系统的传输,推导出了具有快速计算优点的传输公式，使计算时间大为减少。高斯光束传输可作为理论模型的特例得出。数值计算例表明使用该解析公式所得结果和直接对Collins公式作数值积分的结果符合较好。对所用方法和所得结果的进一步推广作了讨论。     

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     

标准厄米-高斯光束通过面积相同孔的衍射

应用柯林斯(Collins)公式研究标准厄米-高斯光束(Standard Hermite-Gaussian Beam,SHGB)通过面积相同的一类孔的衍射特性,用Matlab软件进行一些数值模拟.模拟结果显示:当面积相同时,标准厄米-高斯光束的通过不同形状的孔的衍射情况并不相同,光阑的形状对衍射特性有影响.     

余弦-高斯光束的焦平面及其位置

在余弦_高斯光束通过薄透镜聚焦系统的光场分布函数的基础上,利用二阶矩定义导出了聚焦余弦_高斯光束的光斑函数的解析表达式,由此求得束腰宽度及位置,进而给出了余弦_高斯光束的相对焦移的解析表达式。分析了光学系统参数以及光束参数对实际焦平面位置的影响并作了数值计算。     

厄米—双曲余弦—光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|ηm|^2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|ηm|^2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。     

Comparative study on the propagation performance of coherently combined and incoherently combined beams

Taking phase error, turbulent atmosphere, jitter, vacancy factor and tilt error into consideration, we propose a general propagation formula for both coherent and incoherent combined beams with different kinds of aberrations. Comparative study on the propagation performance of coherent and incoherent combined beams is presented. Beam propagation factor (BPF) defined as laser output power in a specified far-field bucket divided by the total output power radiating from the effective near-field exit aperture of the laser beam is introduced as the beam quality factor to give a quantitative study. It is revealed that the coherent combined beam has great advantage when propagating in free-space compared with the incoherent combined beams. However, the coherent combined beam is more sensitive to the environmental aberrations, and the beam quality degrades faster with an increase in the aberrations’ intensity. Scintillation index as the high moments of the combined intensity field is also studied. It is revealed that both coherent and incoherent combined beams exhibit less scintillations compared with a single-aperture beam, and the incoherent combined beam demonstrates better scintillations reducing the performance. Our methodology offers an all-round performance evaluation on the two kinds of laser systems.     

半导体激光器光波准直特性研究

分析了半导体激光器光波经准直透镜的传输特性,对影响准直光束质量的主要因素作了深入讨论,并在实验上利用小口径大数值孔径透镜获得了高准确直度的光束。     

高功率激光多程放大系统光束传输的计算分析

 报道了高功率激光多程放大系统光束传输的模拟程序, 该程序考虑了放大介质的增益分布、增益饱和、增益恢复系数、介质吸收损耗、B积分以及光阑和空间滤波器等光学元件对激光传输和放大的影响, 并给出了典型的计算实例。     

大气激光通信中多光束传输性能分析和信道建模

多光束传输技术是克服大气激光通信中大气湍流效应的有效途径之一。首先从理论上分析了大气湍流对多光束大气激光通信系统性能的影响和多光束大气传输的光强起伏特性,然后利用统计分析的方法,建立了一个以传输距离z、光束数目n、发射孔径之间的距离St、接收孔径Dr等为参量的多光束大气传输信道模型。最后,结合相关文献提供的实验结果对该信道模型进行了实验验证和误码性能分析。结果表明,当S1≥√λz或Dr远大于大气湍流相干长度ρo时,随着n的增大,接收光强将趋于对数正态分布．降低了大气激光通信系统的误码率,从而验证了多光束传输对于克服大气湍流影响的有效性。     

相位翻转厄米-高斯光束的传输特性

将相位翻转高斯光束的概念推广到相位翻转高阶模光束.以相位翻转厄米-高斯光束为例,推导出相位翻转高斯光束通过近轴理想(无光阑)ABCD光学系统,以及带刀口和光阑的ABCD光学系统传输的递推方程,并用以研究相位翻转高斯光束的传输特性.特别是,得出对TEM1、TEM2和TEM3模相位翻转高斯光束,光阑效应可以忽略的条件分别是截断参量δ≥2.1,2.5和 3.0.     

Studies of propagation characteristics of elliptical Gaussian beams through circular apertured optical systems

An approximate analytical propagation formula of the elliptical Gaussian beams through a paraxial ABCD optical system with a circular aperture is obtained on the basis of the expansion of a hard-edged aperture into a finite sum of complex Gaussian functions. And the parameter characteristics of the truncated beams including the beam propagation factor and the kurtosis parameter are also studied in detail by using the second-order-moments method.     

M~2-factor of high-power laser beams through a multi-apertured ABCD optical system

Based on the generalized truncated second-order moments, an approximate analytical formula of the beam propagation factor M~2 of high-power laser beams passing through the optical system with multiple hard-edged apertures is deduced. Numerical examples of the beams passing through an aperture-spatial filter are enclosed, and the influences of amplitude modulations(AMs) and phase fluctuations(PFs) on the beam propagation quality of high-power laser beams passing through the multi-apertured ABCD optical system are considered and discussed. It is shown that PFs are able to degrade the beam propagation quality of laser beams more than AMs when the high-power laser beams passing through the aperture-spatial filter, furthermore, one or two aperture-lens optical systems configured appropriate aperture parameters are both able to upgrade the beam propagation quality of high-power laser beams. The M~2 factor of Gaussian beam passing through the multi-aperture optical system is a special case in this paper.     

Phase-flipped Hermite-Gaussian beams and their propagation beyond the paraxial approximation

An extension of phase-flipped Gaussian (PFG) beams to the multi-mode nonparaxial case is made. The recurrence propagation expressions for phase-flipped Hermite-Gaussian (PFHG) beams beyond the paraxial approximation are derived and used to study nonparaxial propagation properties of PFHG beams in free space and through a knife edge and an aperture, and to compare nonparaxial results with paraxial ones. The propagation of paraxial PFHG beams and PFG beams and nonparaxial PFG beams is treated as special cases of nonparaxial PFHG beams. Numerical examples are given to illustrate the theoretical results.     

部分相干光束经过湍流大气传输研究进展

相较于相干光束,部分相干光束经过湍流大气传输能够有效地抑制湍流引起的光束展宽、光斑漂移及光强闪烁等扰动效应,在自由空间光通信、激光雷达和激光遥感等方面有重要的应用前景.近年来,部分相干光束湍流大气传输研究受到越来越多学者的关注.本文回顾了部分相干光束在湍流大气中传输特性研究的发展历程、理论基础及常用的理论方法,介绍了处理光束经过湍流大气传输的相位屏数值模拟方法,以及如何把该方法运用到处理部分相干光束传输.