部分相干光經(jīng)像差光學系統(tǒng)的傳輸和光譜特性研究.pdf

1、激光束的聚焦和光譜特性是現(xiàn)代光學研究的主要內(nèi)容，對現(xiàn)代光學理論和激光技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文從部分相干光的傳輸理論出發(fā)，以模擬實際多模激光的一類典型部分相干光——高斯一謝爾模型(GSM)光束為主要研究對象，對部分相干光束通過有像差光學系統(tǒng)的傳輸特性和光譜變化進行了深入研究。 介紹了研究光束傳輸變換的基本理論方法，包括矩陣光學方法和衍射積分方法。闡述了描述部分相干光束的數(shù)學．物理模型，包括高斯。謝爾模型(GSM)光束、準單色矢

2、量高斯．謝爾模型光束即準單色部分偏振高斯．謝爾模型(PGSM)光束和有扭曲的各向同性高斯．謝爾模型(TGSM)光束。在此基礎(chǔ)上，本文進行的主要工作有： 根據(jù)光學系統(tǒng)的傳輸矩陣和部分相干光的傳輸理論，推出了GSM光束通過光闌像散透鏡的傳輸公式。通過數(shù)值分析計算表明，被光闌像散透鏡聚焦的高斯-謝爾模型光束的軸上光強分布、軸上最大光強和軸上最大光強位置與透鏡的像散、光場的相關(guān)性、光闌截斷參數(shù)和菲涅耳數(shù)有關(guān)。詳細分析了這些參數(shù)對GSM光

3、束聚焦特性的影響。 基于空間-時間域中互強度的傳輸理論和BCP矩陣處理方法，首次研究了PGSM光束通過光闌球差透鏡的傳輸變換特性，推導出了PGSM光束傳輸表達式，可以對PGSM光束偏振和光強的傳輸變化進行分析。數(shù)值計算結(jié)果表明，系統(tǒng)球差影響PGSM光束的軸上光強分布和偏振度。同時對PGSM光束通過光闌球差透鏡分離系統(tǒng)的焦移和焦開關(guān)進行了研究，著重分析了球差和相關(guān)參數(shù)對焦開關(guān)的影響。 從部分空間相干光的傳輸理論出發(fā)，對被光

4、闌像散透鏡聚焦GSM光束軸上的光譜變化和光譜開關(guān)作了研究。對實際光學透鏡，除了空間相關(guān)誘導的光譜變化外，透鏡像散也會誘導光譜變化。像散會使光譜開關(guān)出現(xiàn)的位置發(fā)生變化，隨著像散增大到一定程度，光譜開關(guān)出現(xiàn)的位置會明顯向聚焦幾何焦面方向移動。特別是當像散系數(shù)C<,6>大到一定程度，光譜開關(guān)會消失。 采用衍射積分方法，分析了扭曲高斯謝爾-模型光束被光闌衍射誘導的光譜變化和光譜開關(guān)。著重強調(diào)扭曲因子μ對光譜變化和光譜開關(guān)的影響。結(jié)果表明