部分相干光的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在過(guò)去的幾十年里，部分相干光已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在很多領(lǐng)域，如自由空間光通訊，激光材料表面熱處理、激光掃描、慣性約束核聚變、非線性光學(xué)、光學(xué)成像等。本文結(jié)合理論和實(shí)驗(yàn)研究了部分相干高斯一謝爾模(GSM)光束的產(chǎn)生，部分相干GSM光束經(jīng)過(guò)分?jǐn)?shù)傅里葉變換光學(xué)系統(tǒng)傳輸變換特性和基于部分相干光的符合分?jǐn)?shù)傅里葉變換和符合成像，相干和部分相干空心光束的模型構(gòu)建和傳輸特性。 本論文的第一章分別綜述了部分相干光的研究背景，分?jǐn)?shù)傅立變換，經(jīng)典符合衍射

2、和成像及空心光束的發(fā)展概述，介紹了目前國(guó)內(nèi)外的研究狀況，指出了本論文研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)。 第二章分別介紹了一些基礎(chǔ)理論，如菲涅耳-基爾霍夫衍射理論，矩陣光學(xué)方法和光場(chǎng)的高階相關(guān)理論。 第三章，介紹了一種利用He-Ne激光束照射到旋轉(zhuǎn)的毛玻璃，出射的散射光束經(jīng)過(guò)一系列的光學(xué)變換，成功產(chǎn)生了光強(qiáng)和橫向相干性都是高斯分布的光源-即GSM光束。GSM光源的橫向相干長(zhǎng)度大小可以通過(guò)相應(yīng)的光學(xué)元件適度的調(diào)節(jié)。提出了一種測(cè)量GSM光源

3、橫向相干長(zhǎng)度的新方法，并在實(shí)驗(yàn)上成功的測(cè)量了GSM光源的橫向相干長(zhǎng)度。 第四章，簡(jiǎn)要回顧了分?jǐn)?shù)傅里變換的定義和光學(xué)實(shí)現(xiàn)方法。搭建GSM光束經(jīng)過(guò)分?jǐn)?shù)傅里葉變換光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，實(shí)驗(yàn)上測(cè)量了GSM光束經(jīng)過(guò)分?jǐn)?shù)傅里葉變換在幾個(gè)不同的分?jǐn)?shù)傅里葉面上的光強(qiáng)分布和橫向相干長(zhǎng)度的變化以及改變光源的橫向相干長(zhǎng)度觀察分?jǐn)?shù)傅里葉面上光束性質(zhì)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果能很好的符合理論計(jì)算結(jié)果。更進(jìn)一步，在理論上推導(dǎo)了GSM光束通過(guò)有光闌限制的分?jǐn)?shù)傅里葉變

4、換，得到了描述分?jǐn)?shù)傅里葉面上光束性質(zhì)的近似解析式；進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和理論計(jì)算對(duì)比，兩者能很好的符合，說(shuō)明了理論推導(dǎo)的正確性。研究結(jié)果表明：利用分?jǐn)?shù)傅里葉光學(xué)系統(tǒng)能很靈活的控制GSM光束的光強(qiáng)分布和橫向相干長(zhǎng)度的大小。 第五章，基于光的四階關(guān)聯(lián)性質(zhì)，介紹了利用部分相干光實(shí)現(xiàn)符合分?jǐn)?shù)傅里葉變換的光路結(jié)構(gòu)。分析了GSM光束的光斑寬度和橫向相干長(zhǎng)度對(duì)符合分?jǐn)?shù)傅里葉變換圖樣的能見(jiàn)度和品質(zhì)的影響，在實(shí)驗(yàn)上成功觀察到了在GS