彭润伍[1]2003年在《光束的聚焦特性研究：焦移，焦开关和相移》文中研究说明光束聚焦使激光器输出光束的功率密度更高、光束光斑更小，这是强激光技术领域很令人感兴趣的研究课题。已有大量文献对光束的聚焦特性进行了详细的研究，光束聚焦特性的进一步研究对激光束的应用和光学系统的设计有着极大的实际意义。本论文研究的是拉盖尔-高斯光束、厄米-高斯光束和双曲正弦高斯光束在不同光学系统中聚焦后的聚焦光强分布以及产生的焦移、焦开关和相移。主要工作包括： 1．从广义惠更斯-菲涅尔衍射积分方程(Collins公式)出发，推导了拉盖尔-高斯光束和厄米-高斯光束通过光阑-透镜分离光学系统的传输公式，分析了该系统中光束的聚焦光强分布和焦移。 2．利用拉盖尔-高斯光束和厄米-高斯光束通过光阑-透镜分离光学系统的传输公式，研究了光束聚焦中的焦开关现象。通过图例详细分析了焦开关的产生过程，得出形成这一现象的条件，分析了截断参数、菲涅尔数等物理参数对焦移变化量的大小产生的影响，从传输公式出发对焦开关的产生作了物理诠释。并与已有的焦开关现象的研究结果进行了比较，指出了本文对焦开关研究的创新性。 3．研究了拉盖尔-高斯光束通过光阑限制的近轴ABCD光学系统的相移，把相移的概念从基模高斯光束推广到高阶高斯光束。分析了截断参数、菲涅尔数等物理参数对相移的影响，得出当满足一定条件时相移消除。并分析了相位对光强分布的影响，指出利用相移可控制光束的光强分布。 4．基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分(Collins公式)推出了厄米-高斯光束在受光阑限制的薄透镜光学系统中的解析传输公式，详细分析了不同模式的厄米一高斯光束聚焦光强分布和焦移。重点应用了环围功率法(GH法)研究焦移，该方法可用于研究传统方法不能适用的轴上光强为零的模式的厄米一高斯光束的焦移，同样可用于轴上光强不为零的情况。并使用LW法和GH法研究了轴上光强不为零但光强主极大在轴外的情况，通过定量计算对这两种方法进行了比较。 5.采用聚焦复宗量拉盖尔一高斯光束的解析传输公式研究了该光束的聚焦光强分布。用两种不同的处理焦移的方法研究了复宗量拉盖尔一高斯光束的焦移并作了分析和比较。 6.使用环围功率法研究了轴上光强为零的双曲正弦高斯光束的聚焦光强分布和焦移。分析了聚焦光强分布和焦移受相关物理参数的影响，得出了获得最佳聚焦效果的条件。
周彩玉[2]2006年在《像差对焦开关的影响》文中研究指明光束聚焦特性是强激光技术领域中十分重要的研究内容之一，其研究对激光束的应用和光学系统的设计有着极大的实际意义。实际光束和透镜都或多或少地存在像差，因此像差对光束聚焦特性影响的研究是十分必要的。本文研究了像差对光束聚焦特性的影响，主要内容包括： 1．基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分(Collins)公式，利用递推法得出了相位倾斜厄米—高斯光束通过光阑—透镜分离系统的传输解析公式，并用以研究相位倾斜对焦开关的影响。研究发现，焦开关的产生与相位倾斜系数c_2有密切的关系：其它参数确定，当相位倾斜系数c_2较小时，截断参数仅在α_(cmin)＜α＜α_(cmax)内取值，有焦开关的产生；而当相位倾斜系数逐渐增大到某一范围内取值时，要有焦开关现象的产生，截断参数α可以取大于临界值α_(cmin)的任意值，即α没有上限。 2．对相位倾斜影响拉盖尔—高斯光束通过光阑—透镜分离系统的焦开关现象进行了研究。研究结果表明相位倾斜不仅影响了相对焦移量、相对跃变量和焦开关发生的位置，同时还影响焦开关出现时截断参数的取值范围。另外，截断参数也会影响焦开关发生的位置。 3．推导出厄米—余弦—高斯光束通过光阑—像散透镜分离系统的轴上光强分布公式，并针对像散影响焦开关现象作了详细的分析。研究表明，像散不仅影响焦移量大小和焦开关发生的位置，还可能导致双焦开关和多开关现象的出现。 4．从Collins公式出发，利用递推方法导出H-G光束通过光阑—透镜分离系统的轴上光强解析式，用此分析透镜像散对厄米—高斯光束的焦开关影响。结果表明：当透镜存在像散时，焦开关的位置和跳变量均在一定程度上发生改变，随透镜的像散程度越大改变越大。值得注意的是，由于透镜像散的存在，可能有双焦开关的出现。
参考文献：
[1]. 光束的聚焦特性研究：焦移，焦开关和相移[D]. 彭润伍. 四川大学. 2003
[2]. 像差对焦开关的影响[D]. 周彩玉. 江西师范大学. 2006