部分相干光傳輸?shù)睦碚摵蛯嶒炑芯?pdf

1、自從激光產(chǎn)生以來，人們對完全相干光束的傳輸及聚焦特性已經(jīng)進行了廣泛的研究。近年來，許多研究者開始對部分相干光束聚焦特性的研究產(chǎn)生了濃厚興趣。這是因為在某些實際應(yīng)用中，部分相干光比完全相干光更具優(yōu)越性。例如，部分相干光在大氣中傳輸時所受大氣騷動的影響要比完全相干光小得多；并且部分相干光束具有光強比較均勻，對散斑低靈敏等優(yōu)點而被應(yīng)用于激光核聚變等領(lǐng)域。此外，多橫模的高功率激光光束可用部分相干光束來描述。因此，對部分相干光束的聚焦的研究變得十

2、分重要。另一方面，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，光束整形技術(shù)也隨之成為人們研究的熱門課題。迄今為止，已經(jīng)實現(xiàn)了將激光光束整形成平頂光束或局域空心光束等。光束整形之所以熱門，是因為這些特殊形式的光束可應(yīng)用于激光光學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。例如，平頂光束可應(yīng)用于激光核聚變、激光熱處理等領(lǐng)域。然而，研究者對部分相干光的光束整形的研究還很少。 本論文研究的是部分相干光聚焦后的光強分布情況。值得一提的是，我們詳細討論了焦移、焦開關(guān)現(xiàn)象，以及部分相干平頂光

3、束、部分相干面包圈光束、部分相干局域空心光束的產(chǎn)生過程。主要工作包括： 1. 從惠更斯－菲涅耳原理出發(fā)，推導(dǎo)了部分相干光束通過環(huán)形透鏡系統(tǒng)的傳輸公式，分析了空間相干度、菲涅耳數(shù)、攔截系數(shù)對系統(tǒng)中光束的聚焦光強和焦移的影響。 2. 從惠更斯－菲涅耳原理出發(fā)，推導(dǎo)了部分相干光束通過雙焦聚焦透鏡系統(tǒng)的傳輸公式，研究了部分相干光束聚焦的焦開關(guān)現(xiàn)象。通過圖例詳細分析了焦開關(guān)的產(chǎn)生過程，得出形成這一現(xiàn)象的條件，分析了空間相干度、菲涅

4、耳數(shù)等物理參數(shù)對焦移變化量的大小產(chǎn)生的影響。 3. 從廣義惠更斯-菲涅耳衍射積分方程（Collins公式）出發(fā)，推導(dǎo)了部分相干高斯－謝爾模型光束通過透鏡系統(tǒng)聚焦后的傳輸公式，研究了光束聚焦后在焦平面處的光強分布。結(jié)果表明，通過適當(dāng)選取了一類空間相干度形式，在理論上可得到了部分相干平頂光束和面包圈光束。分析了空間相干度對其聚焦光斑大小的影響，指出了可以通過改變空間相干度來改變平頂光束或面包圈光束的大小。 4. 利用這類空間相干度

5、形式的部分相干光束通過透鏡系統(tǒng)聚焦的傳輸公式，研究了光束聚焦在焦平面附近處的三維光強分布。詳細分析了空間相干度橢球光籠的橫向和軸向尺寸大小的影響，指出了通過控制空間相干度可以控制橢球光籠的大小。 5. 采用簡單的軸棱錐－透鏡系統(tǒng)在實驗上實現(xiàn)了大小可改變的局域空心光束，在旁軸近似下，理論上可以采用光線追跡的方法進行模擬。實驗上,用CCD拍攝了不同位置的橫向截面的合成光強，并詳細分析了光闌半徑、軸棱錐的錐角以及軸棱錐到聚焦透鏡的距離對