中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所， 安徽 合肥 230088
以厄米-高斯混合模形式描述激光二极管光束的分布，利用光束二阶项矩阵进行计算，研究了光束束宽与光束传输因子之间的关系，并对各向异性大气湍流中广义指数和各向异性系数对光束传输因子的影响进行了分析。结果表明，对于不同的湍流强度，均存在不同的束宽使得光束传输因子最小。此外，大气湍流模型中各向异性系数的增大使得大气湍流对光束传输因子的影响相应减小。通过二维光束质量轨迹图的仿真，证实了各向异性系数对光束传输因子轨迹的影响将随着传输距离的增大变得更加明显。所得结果将有利于大气光传输理论的发展，并对大气光通信、激光雷达探测等应用有着重要意义。
大气光学 各向异性非柯氏湍流 光束传输因子 二阶项矩阵
福建师范大学光电与信息工程学院激光与光电子技术研究所, 光子技术福建省重点实验室 医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建 福州 350007
基于Marcatili近似理论，给出了一种矩形光波导Ey00模模场的近似表达，根据平面波角谱理论，推导出了矩形光波导Ey00模衍射场的空间频谱表达式，探讨了其x轴方向上的空间频谱分布特性，分析了矩形光波导Ey00模在x，y轴方向上的光传输因子M2，并采用方形桶桶中功率对矩形波导Ey00模空间频率半宽度进行数值分析，得到了由方形桶桶中功率定义的矩形光波导Ey00模空间频率半宽度随归一化频率变化的关系曲线。
物理光学 衍射 矩形光波导 空间频谱 光束传输因子 桶中功率
基于非Kolmogorov谱模型，利用广义惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩定义，推导出部分相干厄米高斯(H-G)光束在非Kolmogonov大气湍流中传输因子的解析表达式，并用以研究了非Kolmogorov大气湍流对部分相干H-G光束传输因子的影响。结果表明，部分相干H-G光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时，传输距离、湍流外尺度、广义结构常量和空间相关长度越小，湍流内尺度和光束阶数越大，光束传输受非Kolmogorov大气湍流影响越小，光束质量越好。当广义指数取3.11时，部分相干H-G光束在传输过程中表现的光束质量最差。
光束传输因子 大气湍流 光束质量 部分相干厄米高斯光束 beam propagation factor atmospheric turbulence beam quality partially coherent Hermite-Ganssian beam 强激光与粒子束
2014, 26(3): 031010
福建师范大学激光与光电子技术研究所, 光子技术福建省重点实验室,医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建 福州 350007
根据径向电场分量与角向电场分量所满足的二阶微分方程分析简单柱面坐标偏振光束本征模场的特性。根据坐标变换公式将瑞利索末菲标量衍射积分公式转化为简单柱面坐标偏振光束衍射远场径向电场分量与角向电场分量的计算公式。根据衍射源电场振幅分布与空间频谱分布的关系，给出简单柱面坐标偏振光束微分算子衍射源光斑半径和径向空间频率半径的计算公式，它可用于计算简单柱面坐标偏振光束的光束传输因子。并以计算LG10模柱面坐标偏振拉盖尔高斯光束的光束参量为例说明了该公式的实用性。
衍射 简单柱坐标偏振光束 光束传输因子 远场 一阶汉克尔变换 拉盖尔高斯光束
福建师范大学激光与光电子技术研究所， 光子技术福建省重点实验室，医学光电科学与技术教育部重点实验室， 福建 福州 350007
基于小衍射源和衍射远场的特点，简化了瑞利索末菲标量衍射积分公式，并应用于分析非傍轴衍射光束的衍射远场总功率和光束传输因子特性。由于物理概念上的空间频谱的定义域局限在一定范围，基于此计算的非傍轴衍射光束的衍射远场总功率不满足能量守恒定律，基于此计算的非傍轴衍射光束的光束传输因子也与常识不符。当采用数学概念上的空间频谱分析上述特性时，两个符合常识的规律被重提，并以非傍轴基模高斯光束衍射远场总功率和光束传输因子的相对计算误差说明上述结论。
衍射 光束传输因子 非傍轴 远场 能量守恒定律 高斯光束
1 中国科学院 激发态物理重点实验室 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
3 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
制备了具有低红暴优势的850 nm大功率高亮度锥形半导体激光器, 获得了近衍射极限的激光输出。当连续输出功率为200 mW时, 光束质量因子M2仅为1.7, 亮度高达16.3 MW·cm-2·sr-1; 当功率提高到1 W时, M2因子和亮度仍分别达到2.8和9.9 MW·cm-2·sr-1。此外, 研究了锥形激光器的功率、光谱、远场分布等特性, 并分析了不同脊形波导长度对锥形激光器自聚焦现象的影响。
锥形激光器 高亮度 光束质量因子M2 850 nm 850 nm tapered laser diode high brightness the beam propagation factor M2
采用时域有限差分法（FDTD），在微米量级下，模拟了微纳光纤对于光束质量的改善情况。实验中所使用的微纳光纤是采用火焰熔融拉锥法，将单模光纤熔融拉锥制成的，并采用CCD测量光束质量因子M2，对比测量了光束通过普通单模光纤和熔锥微纳光纤的光束质量。实验结果显示，与普通单模光纤相比，熔锥微纳光纤可以改善光束质量。实验与FDTD模拟计算得到的结果相一致。
光纤光学 时域有限差分法 微纳光纤 光束质量因子M2
1 中国科学院 激发态物理重点实验室 长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院， 北京 100039
采用激射波长为850 nm的AlGaInAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制增益量子阱结构的外延片，设计并制备了具有条形结构和锥形结构的半导体激光器。在输出功率同为1 W时，锥形激光器的发散角、光束传播因子和亮度分别为4°、2.8和9.9 MW·cm-2·sr-1，远好于条形激光器的6°、9.2和3.0 MW·cm-2·sr-1。当外加3 A的脉冲电流时，锥形激光器峰值功率达到1.40 W，斜率效率为0.58 W/A，电光转换效率为30%。实验结果表明，锥形激光器可以在保证大功率输出的前提下，具有更高的光束质量。
锥形半导体激光器 高亮度 光束传播因子 850 nm 850 nm tapered laser diode high-brightness the beam propagation factor
1 川北医学院基础学院物理教研室， 四川 南充 637007
2 四川大学物理科学与技术学院， 四川 成都 610064
采用部分偏振高斯谢尔模型（PGSM）描述随机电磁光束，运用维格纳分布函数（WDF）研究了随机电磁光束阵列的光束偏振特性与传输变换特性。推导出了阵列光束通过傍轴光学系统ABCD的传输方程和重要的光束特征参数，如光束偏振度（P）、光束传输因子（M2）、峭度（K）以及光强分布的解析表达式。研究表明，阵列光束的P、M2、K、光强分布和束宽依赖于总的空间相干度α、间距xd、束腰宽度w0和PGSM子光束数目N。阵列光束偏振度P随传输距离而变化，并且变得不均匀；P也随归一化间距x′d变化。
相干光学 部分偏振高斯谢尔模型 维格纳分布函数 强度矩 光束传输因子 峭度 偏振度 光学学报
2011, 31(s1): s100406
1 川北医学院基础学院物理教研室, 四川 南充 637007
2 四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
运用维格纳(Wigner)分布函数(WDF)研究了高斯-谢尔模型(GSM)描述的部分相干光-光束并合的光束传输特性。推导出了并合光束的光束传输因子(M2因子)、峭度因子(K因子)以及光强分布的解析表达式。研究表明，并合光束的M2因子、K因子、光强分布和束宽依赖于总的空间相干度α,间距xd,束腰宽度w0和GSM子光束数目N，如果子光束具有较大的α值，并合光束在远场更能达到较高的峰值光强和较窄的束宽。
高斯-谢尔模型 Wigner分布函数 光束传输因子(M2因子) 峭度因子(K因子)
