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复宗量光束的传输特性研究

作　者: 孔瑞霞
导　师: 王喜庆
学　校: 西南交通大学
专　业: 光学工程
关键词: 复宗量光束 聚焦特性 束宽 焦移 二阶矩定义 环围功率法
分类号: TN241
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 108次
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内容摘要


本文首先简要的介绍几种复宗量光束的场分布形式,阐述了广义的惠更斯-菲涅耳衍射积分法(Collins公式)、光束的特征参数及其定义。在此基础上对复宗量光束的传输特性作了深入的研究。 主要工作包括: ·从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分方程(Collins公式)出发,推导了复宗量厄米-双曲余弦-高斯光束在自由空间传输时的场分布解析式,分析了该光束在自由空间传输时的光强分布特性;基于二阶矩定义,研究了复宗量厄米-双曲余弦-高斯光束在自由空间传输时的光斑尺寸、束腰位置和束腰宽度。 ·详细研究了复宗量双曲余弦平方-高斯光束和双曲正弦平方-高斯光束通过薄透镜时的聚焦特性,分析了光束的轴上光强分布和聚焦场的光强分布,讨论了双曲正弦平方-高斯光束的焦移。基于二阶矩定义,分别推导了复宗量双曲余弦平方-高斯光束和双曲正弦平方-高斯光束的光斑尺寸、束腰宽度及其位置,并对结果作了详细的分析和讨论。最后对双曲正弦平方-高斯光束的实际焦点和束腰位置作了比较。 ·由Collins公式,研究了复宗量正弦-高斯光束和复宗量双曲余弦-高斯光束光强分布特性。以复宗量正弦-高斯光束和复宗量双曲余弦-高斯光束为典型例,分别用二阶矩法和环围功率法计算了光束的束宽,详细地研究了光束通过薄透镜系统时的束宽特性,并对两种方法得到的结果作了详细的分析和比较。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 复宗量光束  7-9
    1.1.1 复宗量厄米-双曲余弦-高斯光束  7
    1.1.2 复宗量双曲余弦-高斯光束  7-8
    1.1.3 复宗量双曲余弦平方-高斯光束  8
    1.1.4 双曲正弦平方-高斯光束  8
    1.1.5 复宗量正弦-高斯光束  8-9
  1.2 激光光束传输变换的研究方法  9-10
    1.2.1 经典标量衍射理论的基本公式  9
    1.2.2 柯林斯公式  9-10
  1.3 激光光束的特征参数  10-13
    1.3.1 聚焦光斑尺寸  10-11
    1.3.2 远场发散角θ，β值  11
    1.3.3 斯特列尔比  11
    1.3.4 束宽  11-12
    1.3.5 M~2因子  12-13
  1.4 论文的选题和论的内容安排  13-15
第二章 复宗量厄米-双曲余弦-高斯光束的传输特性  15-28
  2.1 复宗量厄米-双曲余弦-高斯光束的光强分布特性  15-18
    2.1.1 复宗量厄米-双曲余弦-高斯光束的传输解析式  15-16
    2.1.2 数值计算  16-18
  2.2 复宗量厄米-双曲余弦-高斯光束在自由空间传输时的束腰宽度及其置  18-26
    2.2.1 理论推导  18-20
    2.2.2 特例  20-24
    2.2.3 数值计算与分析  24-26
  2.4 结论  26-28
第三章 复宗量双曲余弦平方-高斯光束和双曲正弦平方-高斯光束的聚焦特性  28-47
  3.1 复宗量双曲余弦平方-高斯光束和双曲正弦平方-高斯光束的合成及其基本特  28-34
    3.1.1 复宗量双曲余弦平方-高斯光束的传输解析式  28-31
    3.1.2 双曲正弦平方-高斯光束的传输解析式  31-32
    3.1.3 数值计算与分析  32-34
  3.2 复宗量双曲余弦平方-高斯光束和双曲正弦平方-高斯光束的焦移  34-38
    3.2.1 复宗量双曲余弦平方-高斯光束的轴上光强分布  35-36
    3.2.2 双曲正弦平方-高斯光束的焦移  36-38
  3.3 复宗量双曲余弦平方-高斯光束和双曲正弦平方-高斯光束的束腰位置及其宽度  38-45
    3.3.1 复宗量双曲余弦平方-高斯光束的束腰位置及其宽度  38-41
    3.3.2 双曲正弦平方-高斯光束的光斑尺寸、束腰宽度及其位置  41-42
    3.3.3 算例及结果分析  42-45
  3.4 小结  45-47
第四章 用二阶矩法和环围功率法计算光束束宽方法的比较  47-71
  4.1 复宗量正弦-高斯光束的基本特性  47-51
    4.1.1 复宗量正弦-高斯光束的传输公式  47-50
    4.1.2 数值计算  50-51
  4.2 复宗量正弦-高斯光束的束宽  51-59
    4.2.1 二阶矩定义的束宽  51-56
    4.2.2 环围功率法定义的束宽  56-59
  4.3 复宗量双曲余弦-高斯光束通过薄透镜的传输特性  59-63
    4.3.1 复宗量双曲余弦-高斯光束的传输公式  59-61
    4.3.2 特例  61-63
  4.4 复宗量双曲余弦-高斯光束的束宽  63-70
    4.4.1 二阶矩定义的束宽  63-66
    4.4.2 环围功率法计算光束的束宽  66-70
  4.5 结论  70-71
结论  71-74
致谢  74-75
参考文献  75-77
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  77

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光物理和基本理论
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