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《四川师范大学》 2005年
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激光光束通过含有硬边光阑光学系统的计算模拟

刘雅静  
【摘要】:在光学中,对光束起限制作用的光学元件的边缘、框架或专门设计的带孔屏都称为光阑。在激光的产生和传输过程中或多或少地要受到光阑的限制。实际工作中,各种形状的光阑有抑制高阶振荡模式、空间滤波和光束整形等多种用途。对软边光阑可用数学函数表示,例如高斯光阑的计算模拟问题比较简单。但是光束通过含有硬边光阑光学系统的传输常得不到解析公式,需要直接从Collins公式出发作数值积分。大型复杂的光学系统光阑数目较多,数值积分将变得十分困难,甚至无法在个人微机上完成。因此,对受硬边光阑衍射光束的计算模拟成为激光光学中一个重要的研究问题。目前已发展了多种快速算法,典型方法包括光束模式展开法、矩阵表示法、复高斯函数展开法、解析公式法和递推算法等,其中矩阵表示法和复高斯函数展开法因其适用性较强而尤其引起重视。本论文利用这两种方法研究了激光束通过含有硬边光阑光学系统的传输问题。主要工作包括: 1、对高斯光束通过含有环形光阑的一阶ABCD光学系统的传输进行了研究,采用将圆形域函数表示为复高斯函数叠加的技巧,推导出了解析的传输公式。高斯光束通过圆孔和圆屏光阑的传输公式可作为我们理论模型的特例得出。以高斯光束通过有光阑限制的薄透镜聚焦系统为例进行了数值计算。 2、将复高斯函数展开法推广用于多光阑复杂光学系统,并采用B=0成像矩阵分解的技巧,对拉盖尔-高斯(L-G)光束通过多光阑B=0光学成像系统和多级空间滤波器的传输进行了研究,推导出了解析的近似传输公式。高斯光束的传输可作为我们理论模型的特例给出。数值计算例表明使用我们的解析公式和直接对Collins公式作数值积分的结果基本一致,但可节约大量机时。
【学位授予单位】:四川师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O435

【参考文献】
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【共引文献】
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【相似文献】
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