本文關(guān)鍵詞：截面為平頂?shù)拿}沖光束傳輸特性的計(jì)算模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著激光的迅速發(fā)展,超短激光脈沖的出現(xiàn)為各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的研究提供了先進(jìn)的技術(shù)條件和極端的物理環(huán)境,而各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)激光脈沖的要求亦越來(lái)越多樣化；譬如,在慣性約束核聚變、激光材料加工、激光美容等領(lǐng)域中,為保證得到預(yù)期的效果,通常要求脈沖光束為光強(qiáng)空間分布均勻的平頂脈沖光束。因此,有關(guān)平頂光束在自由空間中、色散介質(zhì)中、光纖中以及通過(guò)光闌后等的傳輸?shù)臅r(shí)間-空間特性、光強(qiáng)特性以及光譜特性的研究對(duì)激光脈沖的選取及相應(yīng)器具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用均具有重要的實(shí)際意義。簡(jiǎn)單介紹了光譜異常行為；詳細(xì)闡述了激光光學(xué)中常使用的研究方法、脈沖光束相關(guān)的基本概念(包括脈沖寬度、中心頻率、載波頻率及束腰寬度等)和平頂光束的兩個(gè)數(shù)學(xué)物理模型——平頂高斯光束和超高斯光束�；谏鲜龅幕纠碚撆c研究方法,以超短脈沖平頂高斯光束和超短脈沖超高斯光束為研究對(duì)象,研究了超短脈沖平頂高斯光束通過(guò)圓孔、圓環(huán)光闌后的傳輸特性及其光譜異常行為,超短脈沖超高斯光束通過(guò)圓孔圓環(huán)光闌后的傳輸特性及其光譜異常行為及超短脈沖平頂高斯光束在色散介質(zhì)中的傳輸特性。文中所得的主要結(jié)論有：基于柯林斯積分公式和復(fù)高斯函數(shù)展開(kāi)法推導(dǎo)出了超短脈沖平頂-高斯光束通過(guò)圓孔光闌后在頻率域中的光場(chǎng)的解析表達(dá)式,研究了傳輸距離、截?cái)鄥?shù)和脈沖寬度的變化對(duì)光強(qiáng)分布及光譜變化的影響。結(jié)果表明：超短脈沖平頂-高斯光束通過(guò)圓孔光闌后的光強(qiáng)分布不再保持平頂分布,而是呈現(xiàn)出凹凸分布,且隨著傳輸距離增加,光強(qiáng)凹凸分布更加明顯,且邊緣凹凸程度強(qiáng)于中間部分；在臨界傳輸距離處出現(xiàn)光譜開(kāi)關(guān),當(dāng)傳輸距離小于臨界傳輸距離時(shí),光譜藍(lán)移,當(dāng)傳輸距離大于臨界傳輸距離時(shí),光譜紅移；在截?cái)鄥?shù)不變的情況下,隨著傳輸距離的增加,光譜藍(lán)移逐漸增加,傳輸?shù)降谝慌R界傳輸距離處,光譜移動(dòng)從藍(lán)移躍變到紅移,即產(chǎn)生第一階光譜開(kāi)關(guān),隨著傳輸距離的繼續(xù)增加,光譜移動(dòng)從紅移逐漸增加到藍(lán)移,超短脈沖平頂-高斯光束傳輸?shù)降诙R界傳輸距離時(shí),光譜移動(dòng)從藍(lán)移迅速躍變到紅移,即產(chǎn)生第二階光譜開(kāi)關(guān),以此類推；隨著截?cái)鄥?shù)的增加,相對(duì)光譜移動(dòng)明顯降低同時(shí)伴隨著光譜開(kāi)關(guān)的總階數(shù)逐漸降低；隨著脈沖寬度的增加,相對(duì)光譜移動(dòng)明顯降低,但是光譜開(kāi)關(guān)的總階數(shù)及其產(chǎn)生的位置不發(fā)生變化。基于柯林斯積分公式和復(fù)高斯函數(shù)展開(kāi)法推導(dǎo)出了超短脈沖平頂高斯光束通過(guò)圓環(huán)光闌后的光譜解析式,研究了傳輸距離和截?cái)鄥?shù)的改變對(duì)光強(qiáng)分布及光譜變化的影響。研究結(jié)果表明：超短脈沖平頂高斯光束通過(guò)圓環(huán)光闌后的光強(qiáng)分布發(fā)生異變,且隨著傳輸距離的增大,光強(qiáng)分布逐漸集中在光軸上。在光譜開(kāi)關(guān)附近,光譜分裂但不完全分裂成兩個(gè)等高的峰值,隨著傳輸距離的增加,光譜先發(fā)生藍(lán)移然后發(fā)生紅移；隨著圓環(huán)孔徑的增大,相對(duì)光譜移動(dòng)的極值基本不發(fā)生變化,但是光譜開(kāi)關(guān)的總階數(shù)發(fā)生變化,而隨著傳輸距離的增加,相對(duì)光譜移動(dòng)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性變化,最終光譜藍(lán)移并趨于-恒定值�；谌鹄�-索末菲衍射積分公式和復(fù)高斯函數(shù)展開(kāi)法研究了超短脈沖超高斯光束通過(guò)圓孔光闌后在空間頻率域中光場(chǎng)。給出了,n=2時(shí)的超短脈沖超高斯光束通過(guò)圓孔光闌后的解析式,對(duì)n=2時(shí)的超短脈沖超高斯光束的光譜移動(dòng)和光譜開(kāi)關(guān)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析。文中未作近軸近似,也未作遠(yuǎn)場(chǎng)近似,其研究結(jié)果具有一般性。研究結(jié)果表明,在臨界衍射角附近產(chǎn)生光譜開(kāi)關(guān),光譜分裂成兩個(gè)相等的峰值,當(dāng)衍射角小于臨界衍射角時(shí),光譜紅移；當(dāng)衍射角大于臨界衍射角時(shí),光譜藍(lán)移。在不同脈沖寬度情況下,隨脈沖寬度增加,光譜開(kāi)關(guān)的兩個(gè)等值峰之間的角頻率間隔減小、譜線寬度減小、相對(duì)光譜移動(dòng)亦顯著減小�；谌鹄�-索末菲衍射積分公式推導(dǎo)出了在n=2或,n=3的情況下超高斯脈沖光束通過(guò)圓環(huán)光闌后在頻率域中光場(chǎng)的一般解析式,給出了遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)間空間域中光場(chǎng)的解析表達(dá)式。對(duì)n=2時(shí)的超高斯脈沖光束通過(guò)圓環(huán)光闌的解析式進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析,研究了遠(yuǎn)場(chǎng)軸外的光譜移動(dòng)和光譜開(kāi)關(guān),以及臨界衍射角附近的時(shí)間光強(qiáng)變化規(guī)律。結(jié)果表明,在臨界衍射角處產(chǎn)生光譜開(kāi)關(guān),光譜分裂成兩個(gè)相等的峰值。當(dāng)衍射角小于臨界衍射角時(shí),光譜紅移；當(dāng)衍射角大于臨界衍射角時(shí),光譜藍(lán)移。而隨著脈沖寬度增加,光譜開(kāi)關(guān)的兩個(gè)等值峰之間的角頻率間隔減小,譜線寬度亦減小�；诜颇苌浞e分公式,研究了超短脈沖平頂高斯光束在色散介質(zhì)中的傳輸特性。研究結(jié)果表明：超短脈沖平頂高斯光束在色散介質(zhì)中傳輸時(shí),隨著傳輸距離的增加,脈沖展寬；相對(duì)光譜移動(dòng)隨著傳輸距離的增加先增大后減小再增大,最終相對(duì)光譜移動(dòng)趨于一恒定值；而軸上的光強(qiáng)則隨著傳輸距離的增加先減小后增大,之后逐漸減小。
【關(guān)鍵詞】：超短脈沖 平頂高斯 超高斯 圓孔光闌 圓環(huán)光闌 光譜開(kāi)關(guān) 光譜藍(lán)移
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN24
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 超短脈沖的發(fā)展9
• 1.1.2 光譜異常行為簡(jiǎn)介9-10
• 1.1.3 平頂光束的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 研究目的和意義11-12
• 1.3 研究方法和研究?jī)?nèi)容12-15
• 1.3.1 研究方法12-13
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 基本理論15-20
• 2.1 相關(guān)概念15-16
• 2.2 廣義衍射理論16-18
• 2.3 數(shù)學(xué)物理模型18-20
• 第3章 超短脈沖平頂高斯光束在有光闌限制時(shí)的傳輸特性20-31
• 3.1 超短脈沖平頂高斯光束通過(guò)圓孔光闌后的傳輸特性20-25
• 3.1.1 超短脈沖平頂高斯光束通過(guò)圓孔光闌后的傳輸方程20-22
• 3.1.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果和分析22-24
• 3.1.3 結(jié)論24-25
• 3.2 超短脈沖平頂高斯光束通過(guò)圓環(huán)光闌后的傳輸特性25-31
• 3.2.1 超短脈沖平頂高斯光束通過(guò)圓環(huán)光闌后的傳輸方程25-26
• 3.2.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果和分析26-30
• 3.2.3 結(jié)論30-31
• 第4章 超短脈沖超高斯光束在有光闌限制時(shí)的傳輸特性31-46
• 4.1 超短脈沖超高斯光束通過(guò)圓孔光闌后的傳輸特性31-38
• 4.1.1 超短脈沖超高斯光束通過(guò)圓環(huán)光闌后的傳輸方程31-34
• 4.1.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果和分析34-37
• 4.1.3 結(jié)論37-38
• 4.2 超短脈沖超高斯光束通過(guò)圓環(huán)光闌后的傳輸特性38-46
• 4.2.1 超短脈沖超高斯光束通過(guò)圓環(huán)光闌后的傳輸方程38-43
• 4.2.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果和分析43-44
• 4.2.3 結(jié)論44-46
• 第5章 超短脈沖平頂高斯光束在色散介質(zhì)中的傳輸特性46-50
• 5.1 超短脈沖平頂高斯光束在色散介質(zhì)中的傳輸方程46-47
• 5.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果和分析47-49
• 5.3 結(jié)論49-50
• 第6章 全文總結(jié)50-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文57

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 胡利云,周南潤(rùn),陶向陽(yáng),雷敏生;平頂高斯光束的解析傳輸公式[J];江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年02期

  本文關(guān)鍵詞：截面為平頂?shù)拿}沖光束傳輸特性的計(jì)算模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：429166