【摘要】：自然界中存在這樣的一種光,它的相干寬度趨于零,我們稱之為非相干光,如太陽光和燈光等就是屬于這樣性質(zhì)的光。當(dāng)然也存在一種光,它的相干度趨于無限大,我們把這樣的光稱為完全相干光,像我們所見的一般的激光就屬于完全相干光。但在現(xiàn)實生活中,完全相干光與完全非相干光束是很難找到的,我們常見的一種光束是部分相干光束,它介于前面兩者之間。而光束的性質(zhì)與它相對應(yīng)的相關(guān)函數(shù)有關(guān)。若一種光束的相關(guān)函數(shù)滿足經(jīng)典的高斯分布,那我們就稱這種光束為傳統(tǒng)的部分相干光束,即我們常見的高斯謝爾模相關(guān)光束。部分相干光束還存在另一種性質(zhì)的光,它的性質(zhì)與傳統(tǒng)的部分相干光相比,存在一些非凡的特性,我們把它稱為非傳統(tǒng)的部分相干光。顧名思義非傳統(tǒng)的部分相干光束其相關(guān)函數(shù)分布為非高斯分布,這些特殊的部分相干光由于不同的光束特性,其相關(guān)函數(shù)有相應(yīng)特有的分布形式。我們比較常見的非傳統(tǒng)的部分相干光束有許多,如多高斯相干謝爾模型光束、拉蓋爾高斯關(guān)聯(lián)光束、橢圓拉蓋爾高斯相關(guān)謝爾模型光束、余弦高斯相關(guān)謝爾模型光束、厄密高斯關(guān)聯(lián)光束等等。我們這篇文章主要研究對象是一種非傳統(tǒng)相關(guān)函數(shù)的部分相干光束稱為厄密高斯相關(guān)謝爾模光束。根據(jù)空間域中厄密高斯相關(guān)謝爾模光束具有自分裂特性這一基礎(chǔ),本論文主要研究的是時空域中厄密高斯關(guān)聯(lián)光束的一些特性,分為兩部分,第一部分是具有非傳統(tǒng)相干度的部分相干光的復(fù)高斯表示,主要以厄密高斯相關(guān)謝爾模光束在單軸晶體中傳播的自分裂特性為例;第二部分我們主要研究了厄密高斯相關(guān)謝爾模脈沖光束,數(shù)值計算了厄密高斯相關(guān)謝爾模脈沖光束在特殊的一種介質(zhì)即分散介質(zhì)中傳播的光強(qiáng)和相干度的演化特性。在第一章,主要是介紹了部分相干光的研究背景和應(yīng)用,接著介紹了部分相干光在時空域的研究進(jìn)展,最后概括總結(jié)了本論文的主要內(nèi)容。在第二章,講述了一些基礎(chǔ)理論知識,主要是關(guān)于空間時間域和空間頻率域的一些公式及其關(guān)系式。我們還簡要講述了一些具有非傳統(tǒng)相干度的部分相干光的復(fù)高斯表示法,包括厄密高斯關(guān)聯(lián)光束的復(fù)高斯表示、橢圓拉蓋爾高斯相關(guān)謝爾模光束的復(fù)高斯表示和多高斯相關(guān)謝爾模光束的復(fù)高斯表示這三種。在第三章,我們主要研究了以厄密高斯關(guān)聯(lián)光束為例,研究了它在單軸晶體中傳播的演化特性。首先推導(dǎo)了厄密高斯相關(guān)謝爾模光束的光強(qiáng)和相干度的表達(dá)式,然后介紹了厄密高斯關(guān)聯(lián)光束在單軸晶體中的傳輸特點,包括不同傳播距離的厄密高斯關(guān)聯(lián)光束在單軸晶體中的歸一化光譜強(qiáng)度變化、不同ne/no比值的厄密高斯相關(guān)謝爾模光束在單軸晶體中的歸一化光譜強(qiáng)度演化特性和不同ne/no比值的厄密高斯相關(guān)謝爾模光束的相干度演化特性的研究,最后進(jìn)行了一個討論與總結(jié)。在第四章,我們從時間域出發(fā),著重講了厄密高斯相關(guān)謝爾模脈沖光束的一些特性。首先介紹了在時空域的互相關(guān)函數(shù)來描述脈沖的相干特性,然后進(jìn)行了一些數(shù)值計算,具體描述了厄密高斯相關(guān)謝爾模脈沖光束在分散介質(zhì)中的光強(qiáng)分布特性及其時間相干度的演化特性。與其在空間域的傳播特性進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象。在第五章,我們對時空域部分相干光的研究進(jìn)行了總結(jié)與展望。對厄密高斯相關(guān)謝爾模光束在時空領(lǐng)域的一些特性和應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié),對接下來將要進(jìn)行的一些工作和想法進(jìn)行了說明和展望。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O435
【圖文】：

（ＨＧＣＳＭ）光束在單軸晶體中的傳播現(xiàn)象。逡逑３．２厄密高斯相關(guān)謝爾模光束的光強(qiáng)和相干度表達(dá)式逡逑圖３－１顯示了激光通過正交于光軸的單軸晶體中傳播現(xiàn)象的一個立體幾何圖形。逡逑我們令晶體的光軸與ｘ軸吻合，于是晶體的介電張量可用下列式子表示：逡逑Ｖ邋0邋0＇逡逑＾邋＝邋0邋Ｋ邋０邋，邐（３－１）逡逑、0邋０邋（逡逑Ｉ和％分別是平凡和非凡折射率。逡逑Ｏｐｔｉｃａｌ邋Ａｘｉｓ逡逑Ｉｎｐｕｔ邋ｂｅａｍ逡逑Ｏｕｔｐｕｔ邋ｂｅａｍ逡逑２逡逑ｙ逡逑圖３－１．光束在正交于光軸的單軸晶體中傳播的幾何圖形。逡逑假設(shè)光源位置在ｚ邋＝邋ｏ處，輻射到半空間即距離是ｚ＞０的情況。在傍軸近似的有逡逑效性下，可以利用下面的積分公式研究復(fù)高斯光束通過正交于光軸的單軸晶體的傳播逡逑現(xiàn)象［晸。逡逑｛Ｒ＾）＝ｋｎ0邐（Ｒ0＾0）ｅＸｐ｜￣＾￣７，ｌｌ邋￣Ｘ0ｆ邋＋邋ｎｌ邋（ａ邋￣ｙ0邋）＂邋Ｊ＾Ｏ＾Ｏ＞邐（３＿２）逡逑這里的々邋＝邋２；ｒ／；ｌ是波數(shù)，／ｌ是波長。把公式（２－１０）代入公式（３－２），于是我們就得逡逑到接下來的輸出平面的復(fù)高斯光束表達(dá)式為：逡逑２２逡逑

邐第三章厄密高斯相關(guān)謝爾模光束在單軸晶體中傳播逡逑中Ｚ，代表的是瑞利距離。我們從圖３．２發(fā)現(xiàn)厄密高斯相關(guān)謝爾模光束的光譜密度不逡逑管是在各向同性晶體中（＼邋／邋？。＝邋１）還是在各向異性晶體（＆邋／邋？。＞邋１）中，在傳播過程中逡逑它都呈現(xiàn)出自分裂特性，隨著傳播距離越長，光束的分裂特性越明顯。由初始的單光逡逑束光斑隨著傳播距離的增加在傳播過程中逐漸分裂成四個光斑，且這四個光斑還具有逡逑對稱性。單軸晶體的各向異性效應(yīng)影響著厄密高斯相關(guān)謝爾模光束沿ｘ方向和ｙ方向逡逑的分裂特性，如在這幅圖中，我們可以清晰的看出，隨著參數(shù)。的增加，它的歸逡逑一化強(qiáng)度沿ｘ方向的譜密度被拉長而沿ｙ方向的譜密度被壓縮。隨著參數(shù)％邐比值逡逑的增加，最后我們看到的四個光斑是越來越扁平的。逡逑ｚ＝０邐Ｚ＝ＺＲ邐Ｚ＝２Ｚｒ邐Ｚ＝１０Ｚｒ逡逑－５０邐0邐５０邐－５０邐０邐５０邐－１００邐0邐１００邐－５００邐０邐５００逡逑ｊｃ（ｎｍ）邐ｘ（ｆｉｍ）邐＾（ｆｕｎ）逡逑ｉ0Ｑｉ0ｒａｉ0＾ｉ0ｍ逡逑ｎｇＭＢｕｎ逡逑－ｓｏ逡逑－ＳＯ邐０邐５０邐．５０邐0邐５０邐－１００邐０邐１００邐－５００邐０邐５０＃]3?琳邋ｍ）邐ｘ（ｒｉｍ）邐

本文編號：2746119