會聚光束在非線性介質(zhì)中傳輸?shù)淖赃m應(yīng)算法研究.pdf

1、會聚透鏡作為光學(xué)成像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的最重要元件之一，被廣泛應(yīng)用于精密光學(xué)儀器制作、射電天文學(xué)、雷達(dá)系統(tǒng)、透鏡天線等領(lǐng)域，最近報道了通過會聚透鏡輔助自聚焦有實現(xiàn)利用豐富太陽能的可能性。受抽樣定理的限制，會聚透鏡引入的快變二次相位極大地提高了光場采樣率，導(dǎo)致現(xiàn)有的對會聚光束直接取樣的數(shù)值方法計算效率偏低，開發(fā)高效的數(shù)值算法顯得很有必要。本文正是基于此立意，改進(jìn)了基于快速傅里葉變換(FFT)的常規(guī)線性算法(ConventionalMet

2、hod：CM)和光束傳輸算法(Beam Propagation Method：BPM)，提出了適用于會聚光束線性傳輸?shù)淖赃m應(yīng)算法(Adaptive Method：AM)和自聚焦傳輸?shù)淖赃m應(yīng)BPM(Adaptive BPM：ABPM)，主要工作如下：
　　首先，基于采用FFT的CM，提出了適用于會聚光束線性傳輸?shù)腁M，并驗證了AM的可行性；數(shù)值模擬結(jié)果表明AM僅需要(f-z)/f(f透鏡焦距，z為小于f的傳輸距離)倍于CM的采樣點數(shù)

3、就能獲得相同的計算效果。具體來講，受慢變包絡(luò)近似思想和非會聚光束的低取樣要求的啟發(fā)，AM提取快變的二次相位，利用非會聚光束的取樣要求計算會聚光束的傳輸，將會聚光束的傳輸轉(zhuǎn)化為非會聚光束的傳輸，間接獲得會聚光束的光場。以高斯光束為例，分別從解析角度和數(shù)值模擬角度驗證了AM的正確性；采用AM得到的超高斯光束的數(shù)值模擬結(jié)果與CM也是一致的。
　　其次，將線性的AM應(yīng)用到ABPM，得到自聚焦傳輸?shù)腁BPM，BPM和ABPM得到的數(shù)值模擬結(jié)