光學(xué)系統(tǒng)中光闌對激光傳輸特性影響研究.pdf

1、當(dāng)今時代，激光光束的傳輸變換成為科學(xué)領(lǐng)域的熱門課題，對于激光束解析問題可視為激光光學(xué)的重中之重。若將入射平面上激光束的復(fù)振幅分布作為已知量，確定激光光束通過光學(xué)系統(tǒng)、或是含光闌和類似光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)后的某一出射面上的復(fù)振幅分布的方法就是激光光學(xué)研究的主要問題。一些光學(xué)系統(tǒng)對光束的偏振特性有要求，還有一些特殊的光學(xué)系統(tǒng)，例如多孔徑光學(xué)系統(tǒng)，光纖系統(tǒng)還會對光學(xué)系統(tǒng)中光闌的分布有更多的要求。但就目前為止，關(guān)于偏振光束經(jīng)多種形狀光闌（尤其是陣

2、列分布的光闌）后的傳輸特性的研究還少有報道，光束的偏振狀態(tài)會直接影響到光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量（例如具有超大數(shù)值孔徑的光學(xué)系統(tǒng)），且不同性質(zhì)的激光光束經(jīng)過不同形狀的光闌后的傳輸特性也會有所不同，故研究不同種激光光束經(jīng)多種形狀光闌后的傳輸特性變得很有意義，其研究結(jié)果對實際光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計以及激光束控制有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。
　　本文首先以偏振的平頂-謝爾模型為研究對象，基于電磁波的相干偏振統(tǒng)一理論和復(fù)高斯函數(shù)展開法，結(jié)合Collins公式，

3、根據(jù)Stokes矢量理論推導(dǎo)出了該光束經(jīng)光闌衍射后的交叉譜密度、光強(qiáng)、偏振度的表達(dá)式，研究了其通過陣列光闌以及方孔光闌后的光強(qiáng)和偏振度的變化，接下來以非偏振的圓平頂-高斯光束為例，推導(dǎo)出了該光束經(jīng)光闌衍射后的交叉譜密度、光強(qiáng)、偏振度的表達(dá)式研究了其經(jīng)過不同形式光闌的光強(qiáng)分布。最后，研究了偏振光束的偏振態(tài)分布，并利用準(zhǔn)直鏡頭實例對該部分進(jìn)行應(yīng)用。論文的研究成果如下:
　　(1)偏振的平頂-謝爾模型光束經(jīng)兩種光闌衍射后，光強(qiáng)在近場區(qū)受

4、波長，圓孔的尺寸，光闌的截斷參數(shù)影響較大，并且伴有強(qiáng)烈的震蕩現(xiàn)象，在波長一定的情況下，圓孔的尺寸對光束近場向遠(yuǎn)場衍射的過渡距離產(chǎn)生影響。隨著距離的增大，光束本身的能量減弱，波長，圓孔的大小，以及光闌的截斷參數(shù)對光強(qiáng)的影響變?nèi)酢?br>　　(2)偏振的平頂-謝爾模型光束光束經(jīng)陣列圓孔光闌衍射后，偏振度受X方向衍射角、光闌截斷參數(shù)的影響明顯，受空間相干長度的影響不大;而光束經(jīng)方孔光闌衍射后，偏振度受空間相干長度、X方向衍射角的影響明顯，受光