部分相干光在传输过程中的光谱位移及光谱开关

摘要

因为激光具有高功率，高密度等特点，目前激光在物理学领域中的研究是一个热点。由于从激光器中得出的激光基本是部分相干光，目前学者们对部分相干光做了大量的研究。在某些应用中，部分相干光比完全相干光更具有优越性，部分相干光在大气中传输不易受到大气扰动，光强分布也比较均匀并且有消除或降低散斑等优点。 光谱分析被广泛的应用在冶金、地质、高精度测量、天体物理等方面，所以光谱分析是科学分析方法中比较重要的一种。以前人们认为光在自由空间传输中，其光谱是保持不变的。直到1986年著名的美国光学专家Wolf教授证明：当光源的光谱相干度满足定标定律时，从光源发出的光在传输中才保持光谱不变。反之，从违反定标定律的光源发出的光在传输过程中，其光谱将会发生变化。这种现象称为相关诱导的光谱变化。之后研究者发现，当满足定标定律的部分相干光被光缆衍射的时候，在衍射光场也会出现光谱变化。这种光谱变化有时也称为衍射诱导的光谱变化。 以前大多数的研究者所利用的部分相干光都是高斯-谢尔模型光束。最近Ponomarenko引入了一类新的部分相干光模型，该光束可由拉盖尔-高斯光束相叠加而成，称为部分相干修正贝塞尔高斯光束简称（MBGB）。 本文从理论出发介绍了部分相干光在通过光学透镜，光阑-透镜分离系统，杨氏实验远场及部分相干光经球差透镜聚焦后的光谱特性和光谱开关。并研究了所取的参数不同，光谱开关的数量和位置会发生变化。应用部分相干光和矩阵光学的理论对部分相干修正塞尔高斯光束通过光阑-透镜分离系统的光谱变化进行了深入了研究，基于部分相干光的传输理论，研究了部分相干光修正贝塞尔高斯光束（MB GB）通过光阑-透镜分离系统后的光谱位移和光谱开关。理论分析和数值计算结果表明，光谱开关主要与截断参量，光束菲涅耳数，光谱相干度及光阑和透镜之间的距离有关。所取的参量不同，光谱开关的数量和位置会随之发生变化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

§1.1研究工作的背景

§1.2本论文内容安排

第二章数学基础理论

§2.1贝塞尔函数

§2.2交叉相关函数和复相干度

§2.3交叉谱密度和光谱相干度

第三章光束传输的基础理论

§3.1光传输的主要研究方法

§3.1.1几何光学方法

§3.1.2矩阵光学方法

§3.1.3波动方程法

§3.1.4广义衍射积分法

§3.1.5算子光学法

§3.1.6傅立叶光学法

§3.1.7哈密顿光学法

§3.1.8 Wigner分布函数法

§3.2部分相干光的基础理论

§3.2.1空间-时间域

§3.2.2空间-频率域

§3.3部分相干光的数学-物理模型

§3.3.1高斯-谢尔模型

§3.3.2贝塞耳-高斯模型

§3.3.3空心光束

第四章部分相干光传输过程中的光谱异常

§4.1部分相干光的基础理论

§4.2部分相干光通过光阑引起的光谱变化和光谱开关

§4.3部分相干光通过光阑-透镜分离系统的光谱变化和光谱开关

§4.4部分相干光通过杨氏实验远场和经色差透镜聚焦后的光谱变化

§4.5小结

第五章部分相干修正塞尔高斯光束通过光阑-透镜分离系统后的光谱特性

结语

参考文献

致谢

附录A 常使用的一些基本变换矩阵