平頂高斯光束的傳輸特性及其整形方法的研究.pdf

1、隨著激光技術的應用越來越廣泛,各應用領域對激光光束的要求也越來越多種多樣,如激光沖擊強化、慣性約束聚變等應用中,需要橫截面內光強均勻分布的平頂光束,且這種光束對激光系統(tǒng)中光學器件的損傷風險相對較小。因此,對平頂光束的傳輸特性以及如何獲得平頂光束的研究非常有意義。
　　 本文采用平頂高斯光束模型描述平頂光束,詳細研究了平頂高斯光束的擴束準直特性、焦移特性等。最后提出了一種獲得平頂光束的整形方法,并用ZEMAX數(shù)值研究了整形效果,主

2、要工作如下:
　　 (1)基于Collins衍射積分公式,推導了平頂高斯光束通過ABCD光學系統(tǒng)后的場分布表達式,并利用該式分析了平項高斯光束在自由空間中的傳輸特性。研究表明:平頂高斯光束在自由空間傳輸過程中會發(fā)生畸變,畸變程度是隨著菲涅爾數(shù)的增加而減小,并且在遠場光強分布是帶有小旁瓣的類高斯分布光束。
　　 (2)采用平項高斯光束的傳輸解析式,建立數(shù)值分析模型,分析了平頂高斯光束的擴束準直特性。結果表明:隨著光束階數(shù)的

3、增加,擴束后的衍射效應會越來越明顯;準直特性是隨擴束系統(tǒng)參數(shù)的改變而改變,并且只有在一定范圍內獲得平頂光束,此范圍可以作為實際激光加工應用中靶材或者光學元器件放置的理想范圍。最后計算出此軸向范圍與擴束系統(tǒng)放大倍數(shù)之間的關系。
　　 (3)利用平頂高斯光束的傳輸變換公式,結合LW焦移方法,研究了平頂高斯光束聚焦后軸上光強分布和焦移特性。分析了菲涅爾數(shù)、光束束腰面位置對軸上光強分布和焦移的影響。研究發(fā)現(xiàn),軸上光強極大值隨菲涅爾數(shù)的增