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文檔簡介
1、光束聚焦中的焦開關特性研究是現(xiàn)代光學中新興的重要研究內容,對現(xiàn)代光學和激光技術的發(fā)展具有重要意義。本論文首先介紹焦開關的相關研究背景及進展,闡述了焦開關研究的相關基礎理論和分析方法,描述了本論文所用光束模型。本論文進行的主要工作有: 1.從廣義惠更斯-菲涅爾衍射積分方程出發(fā),推導出余弦高斯光束通過無光闌像散透鏡光學系統(tǒng)的傳輸公式;詳細分析了該系統(tǒng)中聚焦光束的光強分布及焦移;首次發(fā)現(xiàn)了激光光束通過像散光學系統(tǒng)后的多次焦開關,研究了
2、像散參數、光束參數、菲涅爾數等物理參數對焦開關產生的影響;發(fā)現(xiàn)了:光束通過有像散透鏡的光學系統(tǒng)后,在一定參數條件下,隨著系統(tǒng)幾何參數的改變,不僅在系統(tǒng)幾何參數等于1.0,即入射面在透鏡前焦點位置時發(fā)生通常所說的焦開關,而且在系統(tǒng)幾何參數不等于1.0的其它值也可以產生焦開關,且焦開關可以在幾何焦點左側和右側多次產生。研究了相對焦移隨各系統(tǒng)參數變化的規(guī)律,給出影響多次焦開關產生的像散參數取值范圍。詳細分析了多次焦開關的產生過程,并從傳輸公式
3、出發(fā)對多次焦開關的產生作了物理詮釋。 2.從部分相干光的傳輸理論出發(fā),采用Collins公式導出了部分相干修正貝塞爾-高斯光束通過光闌像散透鏡光學系統(tǒng)的軸上光強分布函數;分別討論了菲涅爾數,截斷參數,像散參數,譜相干度相關參數對光束聚焦特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)不僅完全相干光存在多次焦開關,部分相干光通過有一定像散的光闌透鏡聚焦也存在多次焦開關;同時在一定像散參數范圍下改變與譜相干度相關的參數的大小能得到實際焦點位置的躍變。詳細分析了
4、多次焦開關的產生過程,通過研究各參數對焦開關的影響,得出產生多次焦開關的條件,即在一定截斷參數范圍內軸上光強存在多個極大值點,通過改變像散參數會得到多個光強極大值點之間的相互競爭,出現(xiàn)多次焦開關。 3.應用廣義惠更斯-菲涅耳衍射積分公式,研究了厄米-余弦-高斯光束通過像散光學系統(tǒng)的聚焦特性及焦開關。大量的數值計算表明厄-余弦-高斯光束在一定參數條件下也能產生多次焦開關。詳細討論了像散參數及菲涅爾數影響下的相對焦移變化規(guī)律,提出通
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