激光通过大气湍流传输，光束扩展主要由空间衍射和大气湍流两个物理机制确定，而大气湍流对光束扩展的影响又与光束空间衍射特性相关。研究了部分相干厄米-高斯(H-G)光束通过非Kolmogorov大气湍流传输光束扩展区间问题，把光束扩展按传输距离划分为三个区间，造成这三个区间的光束扩展的主要物理机制依次是：空间衍射、空间衍射和大气湍流、大气湍流。详细研究了部分相干H-G 光束参数和大气湍流参数对这三个区间范围大小的影响，以及第一个光束扩展区间与光束瑞利区间的关系，并对主要结果给出了合理的物理解释。
大气光学 光束扩展区间 部分相干厄米-高斯光束 非Kolmogorov大气湍流 湍流距离 瑞利距离
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
1 中北大学 理学院, 太原 030051
2 太原科技大学 应用科学学院, 太原 030024
基于广义惠更斯菲涅耳原理，推导出部分相干厄米高斯（HG）光束通过斜程大气湍流传输的均方根束宽和角扩展的解析表达式，并用以研究了传输路径和光束阶数对部分相干HG光束传输的影响。引入相对束宽和相对角扩展来定量描述光束抗拒大气湍流的能力。结果表明：在相同条件下，部分相干HG光束斜程传输受大气湍流的影响要小于水平传输，与水平传输相比斜程传输更有利于部分相干光束在大气湍流中的传输，光束阶数越大部分相干HG光束受大气湍流的影响越小。
部分相干厄米高斯光束 大气湍流 均方根束宽 角扩展 光束阶数 partially coherent HermiteGaussian beam atmospheric turbulence root mean square width angular spread beam orders
南京理工大学电子工程与光电技术学院， 江苏 南京 210094
利用近年来发展的描述海洋湍流的空间功率谱函数，结合数值积分的方法计算并绘制了广义惠更斯菲涅耳积分中湍流项的大小随湍流参数变化的曲面图。继而通过魏格纳分布函数和光束二阶矩的定义模拟了部分相干厄米高斯(PCHG)光束的M2因子在海洋湍流中的变化情况，分析了光源参数的选择对于光束传输质量因子的影响。最后通过M2因子矩阵，计算了非旋转对称二维PCHG光束传输质量随旋转角α变化的轨迹图。发现随着传输距离的增大，在接收面上，光斑因x，y方向上模式的不同而造成轨迹图的形状的不同将逐渐消失，趋近于相同的圆形轨迹。
海洋光学 空间功率谱函数 部分相干厄米高斯光束 M2因子矩阵
1 毕节学院 物理系, 贵州 毕节 551700
2 四川大学 激光物理与化学研究所, 成都 610064
将杨氏干涉实验作为双缝衍射现象处理, 以部分相干厄米-高斯(H-G)光束为例, 研究分析了多模部分相干光的杨氏双缝干涉光强和干涉条纹可见度的空间分布。数值计算说明, 多模部分相干光束的空间相干参数、模阶数和缝遮拦比对衍射场中光强的空间分布(干涉花样)都有影响。当多模部分相干光的阶数为奇数时, 轴上光强与光束的相干性会出现相消干涉;当多模部分相干光的阶数为偶数时, 轴上光强与光束的相干性会出现相长干涉等。
杨氏干涉实验 部分相干厄米-高斯光束 光强分布 Young’s interference experiment partially coherent Hermite-Gaussian beam intensity distribution 强激光与粒子束
2010, 22(10): 2289
