部分相干光传输的理论和实验研究

【摘要】： 自从激光产生以来,人们对完全相干光束的传输及聚焦特性已经进行了广泛的研究。近年来,许多研究者开始对部分相干光束聚焦特性的研究产生了浓厚兴趣。这是因为在某些实际应用中,部分相干光比完全相干光更具优越性。例如,部分相干光在大气中传输时所受大气骚动的影响要比完全相干光小得多;并且部分相干光束具有光强比较均匀,对散斑低灵敏等优点而被应用于激光核聚变等领域。此外,多横模的高功率激光光束可用部分相干光束来描述。因此,对部分相干光束的聚焦的研究变得十分重要。另一方面,随着激光技术的发展,光束整形技术也随之成为人们研究的热门课题。迄今为止,已经实现了将激光光束整形成平顶光束或局域空心光束等。光束整形之所以热门,是因为这些特殊形式的光束可应用于激光光学及生物医学等领域。例如,平顶光束可应用于激光核聚变、激光热处理等领域。然而,研究者对部分相干光的光束整形的研究还很少。 本论文研究的是部分相干光聚焦后的光强分布情况。值得一提的是,我们详细讨论了焦移、焦开关现象,以及部分相干平顶光束、部分相干面包圈光束、部分相干局域空心光束的产生过程。主要工作包括: 1.从惠更斯-菲涅耳原理出发,推导了部分相干光束通过环形透镜系统的传输公式,分析了空间相干度、菲涅耳数、拦截系数对系统中光束的聚焦光强和焦移的影响。 2.从惠更斯-菲涅耳原理出发,推导了部分相干光束通过双焦聚焦透镜系统的传输公式,研究了部分相干光束聚焦的焦开关现象。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