復(fù)變量雙曲余弦平方-高斯光束的焦移和焦開關(guān).pdf

1、光束聚焦特性一直是光學(xué)工作者關(guān)注的一個(gè)重要問題，在對光束焦移的已有研究中發(fā)現(xiàn)，除了存在焦移現(xiàn)象外，軸上焦點(diǎn)會出現(xiàn)突然的躍遷，稱之為焦開關(guān)現(xiàn)象。焦開關(guān)的產(chǎn)生普遍認(rèn)為與光的衍射有關(guān)，是軸上同時(shí)存在的兩個(gè)光強(qiáng)極大值點(diǎn)相互競爭的結(jié)果。焦開關(guān)的存在使得光束聚焦問題更為復(fù)雜，卻也提供了新的聚焦思路。近年來，相關(guān)報(bào)道都集中于一些常見的較簡單光束的研究，對更復(fù)雜光束中聚焦特性的探討還少，對于更復(fù)雜光束的焦開關(guān)現(xiàn)象也沒有相關(guān)報(bào)道。本文在對一種新型光束——

2、復(fù)變量雙曲余弦平方一高斯光束(EchSGB)的聚焦特性研究中，發(fā)現(xiàn)軸上焦點(diǎn)的兩次位置不同的焦開關(guān)現(xiàn)象，得到了軸上光強(qiáng)分布公式，并在此基礎(chǔ)上通過大量數(shù)值方法作了詳細(xì)討論，得到了一些有意義的結(jié)論： 1．首先研究了EchSGB通過光闌透鏡分離系統(tǒng)的焦開關(guān)現(xiàn)象。從Collins公式出發(fā)，利用門函數(shù)的復(fù)高斯函數(shù)展開法得到了軸上光強(qiáng)分布公式。研究表明，此處存在焦開關(guān)現(xiàn)象，而且焦點(diǎn)躍變位置隨光束參數(shù)、光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)及光束菲涅耳數(shù)的不同而變化。對

3、光闌無限大，即無光闌透鏡系統(tǒng)，得到了焦開關(guān)產(chǎn)生的光束參數(shù)和截?cái)鄥?shù)的臨界條件。 2．對EchSGB通過無光闌透鏡光學(xué)系統(tǒng)的軸上光強(qiáng)特性作進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)軸上焦點(diǎn)可以出現(xiàn)兩次不同位置的躍變，稱這種新現(xiàn)象為雙焦開關(guān)(DFS)現(xiàn)象。由Collins公式出發(fā)得到了軸上光強(qiáng)分布表達(dá)式，對其進(jìn)行數(shù)值分析和模擬，討論了DFS現(xiàn)象產(chǎn)生和變化受光束參數(shù)及光束菲涅耳數(shù)的影響。 3．余弦平方高斯光束(CsqGB)可看作是EchSGB的特例，由