本文關鍵詞：截面為平頂的脈沖光束傳輸特性的計算模擬，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為各個學科領域的研究提供了先進的技術條件和極端的物理環(huán)境,而各個學科領域的發(fā)展對激光脈沖的要求亦越來越多樣化；譬如,在慣性約束核聚變、激光材料加工、激光美容等領域中,為保證得到預期的效果,通常要求脈沖光束為光強空間分布均勻的平頂脈沖光束。因此,有關平頂光束在自由空間中、色散介質中、光纖中以及通過光闌后等的傳輸的時間-空間特性、光強特性以及光譜特性的研究對激光脈沖的選取及相應器具的設計和應用均具有重要的實際意義。簡單介紹了光譜異常行為；詳細闡述了激光光學中常使用的研究方法、脈沖光束相關的基本概念(包括脈沖寬度、中心頻率、載波頻率及束腰寬度等)和平頂光束的兩個數學物理模型——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象,研究了超短脈沖平頂高斯光束通過圓孔、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中的傳輸特性。文中所得的主要結論有：基于柯林斯積分公式和復高斯函數展開法推導出了超短脈沖平頂-高斯光束通過圓孔光闌后在頻率域中的光場的解析表達式,研究了傳輸距離、截斷參數和脈沖寬度的變化對光強分布及光譜變化的影響。結果表明：超短脈沖平頂-高斯光束通過圓孔光闌后的光強分布不再保持平頂分布,而是呈現出凹凸分布,且隨著傳輸距離增加,光強凹凸分布更加明顯,且邊緣凹凸程度強于中間部分；在臨界傳輸距離處出現光譜開關,當傳輸距離小于臨界傳輸距離時,光譜藍移,當傳輸距離大于臨界傳輸距離時,光譜紅移；在截斷參數不變的情況下,隨著傳輸距離的增加,光譜藍移逐漸增加,傳輸到第一臨界傳輸距離處,光譜移動從藍移躍變到紅移,即產生第一階光譜開關,隨著傳輸距離的繼續(xù)增加,光譜移動從紅移逐漸增加到藍移,超短脈沖平頂-高斯光束傳輸到第二臨界傳輸距離時,光譜移動從藍移迅速躍變到紅移,即產生第二階光譜開關,以此類推；隨著截斷參數的增加,相對光譜移動明顯降低同時伴隨著光譜開關的總階數逐漸降低；隨著脈沖寬度的增加,相對光譜移動明顯降低,但是光譜開關的總階數及其產生的位置不發(fā)生變化�；诳铝炙狗e分公式和復高斯函數展開法推導出了超短脈沖平頂高斯光束通過圓環(huán)光闌后的光譜解析式,研究了傳輸距離和截斷參數的改變對光強分布及光譜變化的影響。研究結果表明：超短脈沖平頂高斯光束通過圓環(huán)光闌后的光強分布發(fā)生異變,且隨著傳輸距離的增大,光強分布逐漸集中在光軸上。在光譜開關附近,光譜分裂但不完全分裂成兩個等高的峰值,隨著傳輸距離的增加,光譜先發(fā)生藍移然后發(fā)生紅移；隨著圓環(huán)孔徑的增大,相對光譜移動的極值基本不發(fā)生變化,但是光譜開關的總階數發(fā)生變化,而隨著傳輸距離的增加,相對光譜移動呈現一定的規(guī)律性變化,最終光譜藍移并趨于-恒定值。基于瑞利-索末菲衍射積分公式和復高斯函數展開法研究了超短脈沖超高斯光束通過圓孔光闌后在空間頻率域中光場。給出了,n=2時的超短脈沖超高斯光束通過圓孔光闌后的解析式,對n=2時的超短脈沖超高斯光束的光譜移動和光譜開關進行了數值計算和分析。文中未作近軸近似,也未作遠場近似,其研究結果具有一般性。研究結果表明,在臨界衍射角附近產生光譜開關,光譜分裂成兩個相等的峰值,當衍射角小于臨界衍射角時,光譜紅移；當衍射角大于臨界衍射角時,光譜藍移。在不同脈沖寬度情況下,隨脈沖寬度增加,光譜開關的兩個等值峰之間的角頻率間隔減小、譜線寬度減小、相對光譜移動亦顯著減小。基于瑞利-索末菲衍射積分公式推導出了在n=2或,n=3的情況下超高斯脈沖光束通過圓環(huán)光闌后在頻率域中光場的一般解析式,給出了遠場時間空間域中光場的解析表達式。對n=2時的超高斯脈沖光束通過圓環(huán)光闌的解析式進行了數值計算和分析,研究了遠場軸外的光譜移動和光譜開關,以及臨界衍射角附近的時間光強變化規(guī)律。結果表明,在臨界衍射角處產生光譜開關,光譜分裂成兩個相等的峰值。當衍射角小于臨界衍射角時,光譜紅移；當衍射角大于臨界衍射角時,光譜藍移。而隨著脈沖寬度增加,光譜開關的兩個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中的傳輸特性。研究結果表明：超短脈沖平頂高斯光束在色散介質中傳輸時,隨著傳輸距離的增加,脈沖展寬；相對光譜移動隨著傳輸距離的增加先增大后減小再增大,最終相對光譜移動趨于一恒定值；而軸上的光強則隨著傳輸距離的增加先減小后增大,之后逐漸減小。
【關鍵詞】：超短脈沖 平頂高斯 超高斯 圓孔光闌 圓環(huán)光闌 光譜開關 光譜藍移
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 光譜異常行為簡介9-10
• 1.1.3 平頂光束的研究現狀10-11
• 1.2 研究目的和意義11-12
• 1.3 研究方法和研究內容12-15
• 1.3.1 研究方法12-13
• 1.3.2 研究內容13-15
• 第2章 基本理論15-20
• 2.1 相關概念15-16
• 2.2 廣義衍射理論16-18
• 2.3 數學物理模型18-20
• 第3章 超短脈沖平頂高斯光束在有光闌限制時的傳輸特性20-31
• 3.1 超短脈沖平頂高斯光束通過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圓孔光闌后的傳輸方程20-22
• 3.1.2 數值計算結果和分析22-24
• 3.1.3 結論24-25
• 3.2 超短脈沖平頂高斯光束通過圓環(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圓環(huán)光闌后的傳輸方程25-26
• 3.2.2 數值計算結果和分析26-30
• 3.2.3 結論30-31
• 第4章 超短脈沖超高斯光束在有光闌限制時的傳輸特性31-46
• 4.1 超短脈沖超高斯光束通過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圓環(huán)光闌后的傳輸方程31-34
• 4.1.2 數值計算結果和分析34-37
• 4.1.3 結論37-38
• 4.2 超短脈沖超高斯光束通過圓環(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圓環(huán)光闌后的傳輸方程38-43
• 4.2.2 數值計算結果和分析43-44
• 4.2.3 結論44-46
• 第5章 超短脈沖平頂高斯光束在色散介質中的傳輸特性46-50
• 5.1 超短脈沖平頂高斯光束在色散介質中的傳輸方程46-47
• 5.2 數值計算結果和分析47-49
• 5.3 結論49-50
• 第6章 全文總結50-52
• 致謝52-53
• 參考文獻53-57
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文57

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

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

  本文關鍵詞：截面為平頂的脈沖光束傳輸特性的計算模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：429166