基于光線光學(xué)迭代法的強(qiáng)激光非線性自聚焦現(xiàn)象仿真.pdf

1、隨著強(qiáng)激光技術(shù)的不斷發(fā)展及其應(yīng)用的普及，非線性自聚焦效應(yīng)漸漸成為人們的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。強(qiáng)激光自聚焦效應(yīng)的仿真模擬對(duì)實(shí)際應(yīng)用有著指導(dǎo)性意義。對(duì)于大型強(qiáng)激光系統(tǒng)，小尺度自聚焦對(duì)介質(zhì)帶來(lái)的損害以及主光束自聚焦對(duì)靶面光斑質(zhì)量的降低都會(huì)大大影響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝調(diào)以及功能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于激光在大氣中的傳輸，探索其成絲效應(yīng)帶來(lái)穩(wěn)定傳輸模式對(duì)激光雷達(dá)等實(shí)際應(yīng)用有著重要意義。
　　本文介紹的內(nèi)容基于相關(guān)研究成果及實(shí)驗(yàn)室工作基礎(chǔ)，提出了一種通過(guò)迭代法進(jìn)行光線追

2、跡的仿真方法，并在多種實(shí)際情況下將此方法與之前成熟的理論相比較，結(jié)果符合度較高。該方法通過(guò)將介質(zhì)大量切片的方式來(lái)解決折射率不均勻的問(wèn)題，通過(guò)迭代的方式來(lái)解決求解光線方程中遇到的未知參數(shù)問(wèn)題。此外，本文根據(jù)自創(chuàng)的以元件為基礎(chǔ)的建模方式，對(duì)一個(gè)實(shí)際強(qiáng)激光系統(tǒng)進(jìn)行建模，并且使用了提出的算法進(jìn)行仿真，結(jié)果符合預(yù)期。最后，本文根據(jù)研究熱點(diǎn)，對(duì)基于維格納分布函數(shù)的仿真方法進(jìn)行了嘗試，得出了符合預(yù)期的結(jié)果。
　　光線追跡方法與傳統(tǒng)的光束傳輸法相

3、比，在兼容性方面有較大的提升，并且能夠直觀地顯示光在傳輸中形成自聚焦的過(guò)程，適合工程應(yīng)用。此外，由于在仿真過(guò)程中不使用近軸近似，該方法對(duì)于軸外光線的傳輸仿真更加精確。與其它的光線追跡方法相比，該方法嘗試使用了不同的方式來(lái)解決關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題，不需要改變求解公式，提升了算法精度的上限。
　　本文完成的工作包括非線性自聚焦的仿真算法、線性追跡與非線性追跡的結(jié)合、一種能有效提高設(shè)計(jì)效率和精度的大型光學(xué)系統(tǒng)建模方式，以及對(duì)于維格納分布函數(shù)在