部分相干光束傍轴和非傍轴传输特性

• 作 者: 杜生才
• 出 处: 苏州大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 部分相干 傍轴传输 非傍轴传输

从第一台红宝石激光器的诞生开始，完全相干光束和部分相干光束一直是人们研究的热点。随着时间的推移，研究者们从最早的完全相干光束拓展到部分相干光束领域，又从标量的部分相干光束引伸到矢量部分相干光束。在研究激光束傍轴传输特性的同时，研究人员也已广泛开展了非傍轴传输特性，从而用于解决傍轴传输过程中碰到的一些问题。部分相干光束在原子光学、激光整形、激光捕获等方面都有广泛的作用。因此，研究部分相干光束的傍轴及非傍轴传输特性也变得越来越重要。本文基于当前激光传输的研究热点，一方面研究了标量部分相干光束傍轴传输特性即多高斯-谢尔模光束在湍流大气中的傍轴传输特性，另一方面研究了矢量部分相干光束非傍轴光学系统的传输特性，主要工作包括：首先，我们将部分相干光束的研究范围关联到多高斯-谢尔模光束。在源平面光源处上，我们利用多高斯-谢尔模光束的交叉谱密度函数，得到湍流大气中多高斯-谢尔模光束的二阶距，进而得到影响光束质量的物理量—光速传输因子（即M2因子）及有效曲率半径。研究结果表明，多高斯-谢尔模光束受湍流大气的影响比高斯-谢尔模光束小，并且多高斯-谢尔模光束的傍轴和非傍轴传输特性与其相干宽度、波长、湍流大气结构常数有密切关系。其次,我们基于标量的部分相干空心光束的非傍轴传输特性，进一步研究了矢量部分相干空心光束的非傍轴传输特性，并利用瑞利索末菲衍射积分公式，得到自由空间中部分相干矢量空心光束的非傍轴传输特性，将该光束的光强变化图与傍轴传输的光强变化图进行比对，从而证明了矢量部分相干空心光束的非傍轴传输特性由原始的束腰大小和相干宽度决定，且当束腰大小接近于波长大小时，矢量部分相干空心光束的非傍轴传输特性和傍轴特性有明显的差别。