【摘要】：高相干性是激光的一個(gè)重要特點(diǎn)。研究表明,相較于完全相干光束,部分相干光束具有更均勻的光強(qiáng)分布,并且在傳輸時(shí)受到大氣湍流的影響更小。以往所研究的部分相干光束的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)為高斯函數(shù)分布,實(shí)際上,通過對(duì)光束的空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控,可以得到具有特殊關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的部分相干光束。具有特殊關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的部分相干光束由于其獨(dú)特的性質(zhì),近年來更是得到了廣泛的關(guān)注。鑒于此,本論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)基于拓展的惠更斯-菲涅爾原理(Huygens-Fresnel principle)、交叉譜密度(CSD:Cross-Spectral Density)函數(shù)和維格納分布函數(shù)(WDF:Wigner distribution function),推導(dǎo)了拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)(LGCSM)光束在非K譜湍流中傳輸時(shí)的平均光強(qiáng)、方均根角寬度、傳輸因子(M ~2因子)的表達(dá)式。通過數(shù)值計(jì)算分析了光束參數(shù)和湍流參數(shù)的變化對(duì)平均光強(qiáng)、方均根角寬度、M ~2因子的影響。并比較了LGCSM光束和GSM光束在非K譜湍流中傳輸時(shí)歸一化M ~2因子的大小,得出了LGCSM光束受到湍流的影響更小的結(jié)論。(2)基于柯林斯公式和瑞利散射理論,研究了LGCSM光束通過ABCD系統(tǒng)的聚焦特性、對(duì)瑞利電介質(zhì)微粒的捕獲特性。通過數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn)通過改變光束參數(shù),可以對(duì)光強(qiáng)分布進(jìn)行調(diào)節(jié),從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩類具有不同折射率的瑞利電介質(zhì)微粒進(jìn)行捕獲。(3)基于理查德-沃爾夫矢量衍射理論,研究了橢圓對(duì)稱拉蓋爾-高斯矢量光束的緊聚焦特性。研究發(fā)現(xiàn),通過高數(shù)值孔徑物鏡聚焦后的光斑會(huì)發(fā)生分裂現(xiàn)象,并且可以通過調(diào)節(jié)光束參數(shù)對(duì)光強(qiáng)分布進(jìn)行調(diào)節(jié)。(5)利用Mach-Zehnder干涉儀搭建了兩套實(shí)驗(yàn)裝置,分別用于產(chǎn)生柱矢量光束和橢圓對(duì)稱拉蓋爾高斯矢量光束。并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
【學(xué)位授予單位】：安徽師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN24
【圖文】：

圖 2.6.1 具有不同的光束階數(shù)n和橫截面相干寬度 的 LGCSM 光束在非 K 譜湍流中傳輸不同距離時(shí)的歸一化光強(qiáng)。其中2 14 310nC m ， 632.8nm， 1mm， 10， 3.8，0L 1m，0l 0.01m。

圖 2.6.2 LGCSM 光束在具有不同參數(shù)的湍流中傳輸6km時(shí)的歸一化光強(qiáng)。其中 n 1， 1.5mm，(a)2 14 310nC m ,0L 1m,0l 0.01m; (b), 3.8, ;(c) ,, 3.8;(d) 3.8, , 。

2M 因子進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。圖2.6.3給出了具有不同階數(shù)的LGCSM 光束在非K 譜湍流中傳輸時(shí)歸一化方均根角寬度隨傳輸距離的變化。當(dāng)階數(shù) n 0時(shí) LGCSM 光束退化為 GSM 光束。從圖 2.6.3 中可以看出，隨著傳輸距離的增加，歸一化方均根角寬度也不斷增加。并且，光束的階數(shù)越大，其歸一化方均根角寬度越小。這是因?yàn)榫哂懈唠A數(shù)的 LGCSM 光束受到湍流的影響更小。在圖 2.6.4-圖 2.6.6 中所使用的參數(shù)與圖 2.6.3 中所使用的參數(shù)相同。圖 2.6.4-圖 2.6.6 表示當(dāng) LGCSM 光束在非 K 譜湍流中的傳輸距離為 z 6km時(shí)，歸一化2M 因子隨光束參數(shù)或湍流參數(shù)的變化情況。由圖 2.6.4(a)和圖 2.6.4(b)可以得出隨著波長 或光束腰寬 的增大歸一化2M 因子則會(huì)減小。而圖 2.6.4(c)則表明2M 因子會(huì)隨著橫

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 丘軍林;高功率激光器的光束質(zhì)量及其對(duì)激光加工的影響[J];激光技術(shù);1994年02期

本文編號(hào)：2787607