【摘要】：部分相干光束是介于完全相干光束和完全非相干光束的,我們生活中所有的光束都屬于部分相干光束類,而兩種極端的光束是很難存在的。研究表明完全相干光傳輸過程中會出現(xiàn)散斑,焦點偏移,邊緣效應等不好的效果。相對而言光束降低相干性變成部分相干光束,會減少上述的不良效果,同時傳輸中的光強分布會更趨于均勻狀況,在這種狀況下,光束傳輸過程中的形狀保持更好,傳輸效率會更高。本文基于光束相干與傳輸基本理論知識,討論了不同結構的兩種經典部分相干光構造和傳輸特性。第一種是高斯謝爾模型光束,第二種是高斯型關聯(lián)為厄米型的特殊空間關聯(lián)的部分相干光束。研究的主要內容如下:首先,我們對經典高斯謝爾模型光束進行構造,通過經典的4f光學系統(tǒng),借助Collins公式在理論上和實驗上同步研究高斯謝爾模型,實驗過程中需要在4f系統(tǒng)的頻譜面上加有小孔陣列的振幅濾波片。研究結果表明可以通過調節(jié)頻譜面上小孔參數(shù)對光源平面(出射光束)進行一定的整形,同時初始平面上的束腰半徑和相干長度與出射光束參數(shù)也有著密切的關聯(lián)。其次,我們基于高斯型關聯(lián)函數(shù)為厄米型的部分相干光束,從標量和矢量這兩個角度對這種部分相干光進行構造,并在傳輸過程中進行對比分析,研究它們在通過薄透鏡后的自由空間傳輸過程中的頻譜變化,我們發(fā)現(xiàn)這兩種光束在傳輸過程中會產生紅移和藍移的現(xiàn)象,有著明顯的不同,高斯型厄米關聯(lián)謝爾模型光束厄米項的階數(shù)對頻譜移動有著明顯的影響。為今后的實驗中進行高斯型厄米關聯(lián)謝爾模型光束通過薄透鏡傳輸?shù)南鄬︻l譜移動提供了重要的理論基礎和指導方向。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O43
【圖文】：

2.2 部分相干光束傳輸基本理論激光束傳輸基本理論是探究激光束傳輸過程轉化理論，在不考慮光與物質之間作用的許多復雜的細節(jié)情況下，研究激光束特性基于經典的麥克斯韋方程組理論。光束傳輸可以利用幾何理論知識光學，矩陣光學知識，波動方程知識，衍射積分理論知識，積分變換法，算子光學法等等[16]多種方法進行處理。在本節(jié)中，我們主要介紹一下本篇論文研究工作中主要利用的經典方法。2.2.1 經典的衍射積分公式光束在傳輸過程遇到障礙物，光束傳播就會偏移原來的方向繞過障礙物繼續(xù)向前傳播，這也就是光的衍射現(xiàn)象。常見的衍射現(xiàn)象分為兩種，第一種是菲涅爾衍射現(xiàn)象，另一種是夫瑯禾費衍射現(xiàn)象。前者研究的是有限間距情況下光束衍射現(xiàn)象，更傾向于我們研究的主體傳輸規(guī)律，所以本節(jié)側重于討論菲涅爾衍射情況。

分相干光的理論 部分相干光的相干度調節(jié)及發(fā)現(xiàn)得到數(shù)據(jù)結果比較復雜以及不夠精確，在之后的探索中利用簡易來描述光束傳輸（即矩陣光學）。矩陣光學[17-18]是光束傳輸研究方式線性代數(shù)中的矩陣乘積研究光束傳輸過程。矩陣光學利用的這種矩陣束的傳輸過程，具有更簡潔，更形象，更易于計算[19]的優(yōu)點，從而在程得到重視和應用。下面簡要介紹一下利用矩陣光學的研究方法處理：設有一束激光束傍軸通過可以通過一個可以用線性關系描述的光學系線性光學系統(tǒng)，輸出函數(shù)相對于輸入函數(shù)也是線性關系）

圖 3-1 加有振幅濾波片 4f 光學系統(tǒng)光路圖，L1 和 L2 是相同焦距薄透鏡，AF 是振幅濾波片.圖 3-1 顯示了在頻譜面加有振幅濾波片的 4f 光學系統(tǒng)光路圖�，F(xiàn)在我們給出一束高斯謝爾模型光束通過圖 3-1 的 4f 光學系統(tǒng)，我們知道部分相干光束在空間-時間域可以利用互相干函數(shù)定義，并且高斯謝爾模型的初始平面的互相干函數(shù)[3-5]可以定義為如下： 22 22 11 21 1 22 2, exp exp4 2s sJw r rr rr r (3-1)其中的 r , i i i x y表示初始平面的橫向位置矢量,sw 和s 分別代表橫向光束寬度大小和橫向相干寬度。3.2.2 高斯謝爾模型光束通過具有振幅濾波器的 4f 光學系統(tǒng)的傳輸高斯謝爾模型光束通過一個具有振幅濾波片的 4f 光學系統(tǒng),可以分解成兩個部

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 陳亞紅;王飛;蔡陽健;;部分相干激光束空間關聯(lián)結構調控研究進展[J];物理學進展;2015年02期

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本文編號：2755265