激光束通过光学系统传输特性研究

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1、万方数据西安电子科技大学学位论文创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：-j-雌关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位

2、论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本人签名：壶簦送导师签名：日期：川多·争。g日期：嬲．彳厂日期：<盼艿．1莎万方数据摘要本文在分析国内外的研究现状和已有的研究成果的基础上，开展了研究工作，所取得的主要成果包括：使用矢量

3、瑞利一索末菲衍射积分公式研究了非傍轴厄米一高斯(HG)、拉盖尔一高斯(LG)光束以及厄米一拉盖尔一高斯(HLG)光束在自由空间的矢量传输光场，求得了这些模式光束的非傍轴传输光场解析表达式，并给出了相应的远场解析结果。这些结果在傍轴近似条件下，能回归到傍轴理论所得结果。研究表明，非傍轴光束传输光场为矢量场，除了要考虑光场的横向分量外，还要考虑光场的纵向分量。光束参数，越大，光束的非傍轴性、矢量性越强。与微扰级数法等相比，矢量瑞利一索末菲衍射积分公式法有明显优势，瑞利一索末菲衍射积分公式法不仅可得到相对简单

4、的解析结果，便于进一步分析传输光场特性，而且克服了微扰级数解的发散性；用复高斯展开法研究厄米．拉盖尔．高斯光束(HLG)通过矩形硬边光阑ABCD光学系统的传输，推出了任意阶厄米一拉盖尔．高斯光束通过矩形硬边光阑ABCD光学系统的解析传输公式。作为特殊情况，也给出了HLG光束在轴上以及无光阑存在时的光场传输公式。利用柯林斯衍射积分公式，推出了空心高斯光束通过受圆孔硬边光阑限制的傍轴ABCD光学系统的传输公式，所得公式可用来描述空心高斯光束通过任意傍轴ABCD光学系统的传输。研究了光阑、透镜以及光阑透镜系统

5、对空心高斯光束传输特性的影响，并用数字例做了详细说明。结果表明，光阑和透镜均会使光束的光场分布向源平面前移，光阑会破坏空心高斯光束的空心性，而单纯的透镜只改变光场分布，不会破坏光束的空心性。关键词：矢量非傍轴光束微扰级数法矢量瑞利一索末菲衍射积分公式光阑空心高斯光束万方数据AbstractBasedontheworkathomeandabroad，somestudieshavebeendoneinthisdissertation．Theyaresummarizedasfollows：Byusingthe

6、vectorialRayleigh-Sommerfeldintegrals，thepropagationexpressionsinfreespaceforHermite—Gaussian，Laguerre-Gaussian，andHermite-Laguerre．Gaussianbeamsarederivedandthecorrespondingfar-fieldresultsarealsopresented．Itisshownthatthefieldofnonparaxialbeamsisvector

7、ialinnature，SOboththelongitudinalandthetransversalcomponetsofthefieldshouldbetakenintoaccount．Thenonparaxialityandvectorialityofthebeamsincreaseswimtheincreasingparameterf．ComparisonoftheresultsofdifferentapproachesshowsthatthemethodofusingthevectorialRa

8、yleigh—Sommerfeldintegralspossessesobviousadvantagesovertheperturbationseriesmethod．Thenewmethodsdevelopedinthisdissertationarerelativelysimpleandefficientinfindingthevectorialanalyticalexpressionsforthenonparaxialbeams，wh