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硬边光阑光学—受光阑限制激光束衍射特性的研究

刘永欣  
【摘要】:为抑制激光震荡模式、空间滤波和空间整形等,实际光学系统中需要使用光阑。在近轴近似下,对含有硬边光阑光学系统中光束传输的计算模拟成为硬边光阑光学中一个重要的研究问题。而光束经硬边光阑衍射后存在大幅度的菲涅耳衍射调制,并且近场的光强分布很不均匀,这在高功率激光系统中是应当避免的。对此,已提出多种方法例如超高斯型软边光阑和锯齿光阑来减小菲涅耳衍射调制。本文以硬边光阑光学为主要背景,研究了激光束通过硬边光阑传输的计算模拟方法以及激光束通过不同几何构型光阑的衍射特性。主要工作包括: 1.大型复杂光学系统(例如激光核聚变驱动器)中,常有多个硬边光阑。而随着光阑数的增加,从菲涅耳衍射积分出发的直接数值积分法变得既繁琐又耗时。且当硬边光阑数大于3时,在微机上已不能进行。为此,已发展了多种解析或近似的快速计算模拟方法,典型例为复高斯函数展开法、矩阵法以及光束模式展开法。其共同点是都能提供便于作直观物理分析的解析或近似解析的公式,并且有快速、省时的优点。但因所使用的近似或物理模型限制了其应用范围。本论文以高斯光束通过硬边光阑的传输为例,对上述方法


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