激光光束传输及超短脉冲光束传输的理论研究

【摘要】： 本文从理论上研究了激光光束传输及超短脉冲光束传输。文中对常数折射率介质中光束的传输和聚焦，自由空间中超短脉冲光束传输的非傍轴修正，相干和非相干离轴完美厄密高斯(elegant Hermite Gaussian (EHG))光束组的传输，及超短超强脉冲激光的飞秒非线性作了基本的阐述。全文分五章，第一章为前言，第二、三、四章介绍作者硕士研究生期间做的部分工作，第五章为总结和展望。 第一章：回顾了激光光束传输及超短脉冲光束传输的研究方法。 第二章：阐述了常数折射率介质中光束的传输和聚焦，建立了表征傍轴光束总的特征的量，如：束宽、衍射发散角、波前曲率半径、复光束参数q与变换矩阵的关系，得到了光束质量因子和变换矩阵行列式的定量关系。 第三章：研究了自由空间中超短脉冲光束传输的非傍轴修正；得到了非傍轴脉冲光束解；并用积分形式表示了任意脉冲光束的最低阶修正解；通过数值模拟，比较了Porras的最低阶修正、我们得到的最低阶修正与复解析信号(Complex Analytical Signal，CAS)解，结果表明我们的最低阶修正更接近CAS解。 第四章：讨论了相干和非相干离轴完美厄密高斯(elegant Hermite Gaussian (EHG))光束组的传输特性，通过解析推导和数值模拟，研究了相干和非相干的离轴EHG光束组的传输，得出并比较了相干和非相干的离轴EHG光束组的光束质量因子、陡峭度和筒内的功率(Power in Bucket)。 第五章：介绍了飞秒非线性光脉冲研究的最新进展动态。随着超快光学技术的发展，仅含几个振荡周期的超强脉冲已经能产生，且其强度梯度可使电子存在比库仑束缚场高许多倍的外场产生的原子束缚态上，并产生了同光频相差不大的电离率，从而促进了非线性光学前沿及非相对论的强场物理的延伸。