华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式，推导出在激光间接驱动聚变装置腔柱内和腔柱内靶面上相干叠加的多束激光束投影焦斑光强度的解析表达式。着重分析了轴向距离、离焦量、入射角和聚焦F 数等因素对投射在腔内部横截面上的光斑光强分布的影响，以及离焦量、入射角、F 数和腔径大小对辐照在靶壁上的焦斑光强分布的影响。仿真结果表明，增大离焦量和聚焦F 数，辐照在腔柱内靶面上和垂直于腔轴切面上各投影光斑的光强变化变得平缓，且腔靶内表面上的光强分布均匀性变差，且增大聚焦F 数或增大离焦量，会使投影焦斑尺寸呈现减小的趋势。在腔壁上要获得均匀性比较好的光斑，跟腔径值和注入角度的选取有比较密切的联系。
激光光学 均匀辐照 平顶高斯光束 间接驱动聚变 相干叠加 F数 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 091407
1 山东科技大学测绘科学与工程学院, 山东 青岛 266590
2 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430060
星载激光测高仪通过提取激光回波参数计算卫星与地表的距离，结合轨道和姿态信息生成激光脚点的三维坐标。普通高斯光束的空间能量分布随光斑半径增加迅速衰减，不利于探测复杂和分层的地表目标，而平顶高斯光束可以克服这一缺点。根据平顶高斯光束和激光测高回波的相关理论推导得出平顶高斯激光模式下回波波形主要参数的解析式，并使用波形模拟器、波形处理算法，以及地球科学激光测高系统(GLAS)真实回波对所得理论模型进行了验证，结果显示不同阶数激光脉冲的对比偏差都小于3%，且随着目标斜率或阶数的增加，回波宽度和距离误差也随之增加，4阶平顶高斯光束目标斜率0.05时对应的距离误差超过10 cm。
遥感 激光测高 平顶高斯光束 波形宽度 测距误差
为了研究平顶高斯光束通过扩束系统的传输特性，从柯林斯衍射积分公式出发，推导出场强分布的解析式。以伽利略式和开普勒式这两种常见的扩束系统为例，对平顶高斯光束扩束后在接收面的光强分布进行数值计算及分析。结果表明，平顶高斯光束通过同等倍数但不同形式的扩束系统的传输特性不同，且对于不同焦距的扩束系统，其传输特性也有比较明显的差别；平顶高斯光束通过开普勒式扩束系统，不仅在成像面距离获得平顶光束，还可在一定轴向范围之内保持平顶分布，并且轴向范围和所选扩束系统的放大倍数有关，随着放大倍数的增大，轴向范围也增大。
物理光学 平顶高斯光束 光束传输 扩束系统 光强分布 physical optics flattened Gaussian beam beam propagation beam expander intensity distribution
为分析平顶高斯光束通过光学系统传输时圆孔光阑失调和光学元件失调对平顶高斯光束传输特性的影响，利用失调圆孔光阑的近似展开式和适用于失调光学系统的广义衍射公式，得出了平顶高斯光束经含失调圆孔光阑的失调光学系统传输的近似解析式，给出了输出光束场分布与光束参量、光阑孔径尺寸、光阑和光学元件失调量等的定量关系.针对特定光学系统定量分析了各失调量对输出光束场分布的影响，结果表明各元件失调都对输出光束强度分布产生较大影响.但在各失调量较小的情况下，透镜失调对输出光束传输特性的影响比光阑失调对输出光束传输特性的影响更明显.
失调光学系统 圆孔光阑 失调圆孔光阑 孔径函数 平顶高斯光束 Misaligned optical system Circular aperture Misaligned circular aperture Aperture function Flattened Gaussian beam
1 北京工业大学应用数理学院,北京,100022
2 河北师范大学物理系,石家庄,050016
本文讨论了CsLiB6O10晶体用于平顶高斯光束和高斯光束二次谐波转换效率的机理.对影响平顶高斯光束的二次谐波转换效率的泵浦光强度、偏振分量比、晶体长度和平顶高斯光束的阶数进行了分析和数值模拟.获得了在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配下,通过CsLiB6O10晶体时平顶高斯光束的二次谐波转换效率理论值逼近于1和78.5%.得出在相同条件下,平顶高斯光束的二次谐波转换效率大于高斯型69.1%的结果.
平顶高斯光束 CsLiB6O10晶体 二次谐波 转换效率 flattened Gaussian beam CLBO crystal second harmonic generation conversion efficiency
四川大学激光物理与化学研究所,四川成都,610064
通过将矩孔函数展为有限个复高斯函数之和的方法,对直角坐标系中的平顶高斯光束在有光阑限制ABCD光学系统中的传输作了研究,得到了近似的解析传输公式,并用数值计算例证明了它们的正确性.
平顶高斯光束 有光阑限制ABCD光学系统 传输
四川大学激光物理与化学研究所,四川,成都,610064
在直角坐标系下对平顶高斯光束和超高斯光束的传输特性的相似性问题作了讨论.研究表明,当有相同的M2因子但束宽不同的平顶高斯光束和超高斯光束通过光阑效应可忽略ABCD光学系统传输时,在广义菲涅尔数F相等处有相似的光强分布.对于有光阑和用球差透镜聚焦的情况,若平顶高斯光束和超高斯光束具有相同的M2因子和束腰宽度,则在相同传输距离处仍可得到相似的光强分布.
平顶高斯光束 超高斯光束 无光阑和有光阑ABCD光学系统 球差透镜 传输特性的相似性 flattened Gaussian beam (FGB) super-Gaussian beam(SGB ) unapertured and apertured ABCD optical systems spherically aberrated lens similarity of the propagation property
四川大学激光物理与化学研究所四川,成都,610064
对激光强度空间均匀分布光束、高斯、超高斯以及平顶高斯光束进行了分析比较,在激光功率与光斑半径相同条件下,计算了各种光束的峰值光强和光束填充因子与光束阶次的关系,给出了光强分布的表达式。并将不同空间分布的光束作为热源,耦合到材料热传导方程中,以数值计算说明了各种光束辐照下,2mm厚30CrMnSiA钢材料靶面不同的热效应。
激光加热 温度分布 超高斯光束 平顶高斯光束 填充因子 laser heating temperature field super-Gaussian beam flattened Gaussian beam fill factor
浙江大学物理系光学研究所,浙江,杭州,310028
用张量光学方法定义了三维不可分离变量的椭圆平顶高斯光束(EFGB),导出了这种光束经过非轴对称光学系统的传输公式及相应的张量ABCD定律,并对EFGB经过自由空间的传输作了数值计算。结果表明,EFGB的传输特性依赖于阶次,而且耦合EFGB的光强分布在传输过程中会发生旋转。
椭圆平顶高斯光束 张量ABCD定律 光束传输 elliptical flattened Gaussian beam tensor ABCD law beam propagation
四川大学激光物理与化学研究所,四川,成都,610064
基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分,将平顶高斯光束作为一个整体光束,对其基本性质和变换特性作了统一研究.推导出了平顶高斯光束通过有线性增益(损耗)的近轴ABCD光学系统、无光阑和有光阑ABCD光学系统后解析形式的传输方程.对平顶高斯光束的相似变换以及与超高斯光束的一致性也作了分析.所得结果对强激光的模拟提供了一个有用的计算模型.
平顶高斯光束 近轴ABCD光学系统 无光阑和有光阑 相似变换 一致性 Flattened Gaussian beam Paraxial ABCD optical system Unapertured and apertured cases Similar transform Correspondency
