厄米特高斯关联谢尔模式光束在梯度光纤中传输理论及自由空间自修复理论和实验验证

摘要

具有特殊并联的部分相干光束有着诸多独特的性质，且类型广泛而应用前景广阔，是外光场调控中的重要内容。厄米特高斯关联谢尔模式光束,在部分相干光中具有自分裂特性。前人研究主要集中在自由空间传输性质，对其在特殊介质中的传输性质尚未展开分析。特殊关联部分相干光束普遍具有一定的自修复特性，研究者所关注的自修复特性在振幅、相位、相干度、偏振等多个方位都有着很多的研究，然而主要的研究方式中障碍物都是置于光源位置，未有研究光束在传播过程中受到障碍物遮挡之后的自修复性质。为了量化性衡量不受到障碍物遮挡的原光束与自修复光束之间的相似性质，许多研究者提出了不同的自修复相似度的定义方式，但许多自修复相似度定义有局限适用范围和不足之处。 本文的研究主要集中在两个方面，对厄米特高斯关联谢尔模式在梯度光纤中的传播，本文采用柯林斯公式理论计算其在传播统计学性质，并推倒传播因子与Winger函数分布的二阶矩，进一步揭示厄米特高斯关联谢尔模式光束在梯度光纤中传输所具有的传播性质不受光纤参数影响，光强与相干度分布具有复现性。对厄米特高斯关联谢尔模式光束在自由空间中传播过程中受到障碍物遮挡的自修复性，通过固定障碍物与光源面，调节观察面与光源之间不同位置的传播，以及固定接收面与光源之间的距离，观察调节障碍物与光源面之间的距离时，光束所具有的自修复性。发现障碍物并不影响光束的相干度，并且相干度本身性质决定了部分相干光的自修复性质。提出一种新的自修复相似度定义形式，并阐述一个基本自修复相似度定义的基本要求和条件，同时新的自修复相似度定义很好地满足了定义基本的要求。研究从数值模拟和理论实验上相互验证。 本项研究的主要意义在于分析厄米特高斯光束在梯度光纤中传输性质与受到障碍物之后的自修复性质，体现了部分相干光所具有的抗干扰、信息传输、显微操作、显微成像等多方面的应用前景。同时在特殊关联部分相干光的传输性质和自修复性质等方面做了部分的工作。厄米特高斯关联谢尔模式光束依然有许多值得研究，且更为广阔的自修复相似度定义依然值得讨论和研究。

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