平頂高斯光束的傳輸特性及其整形方法的研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)す夤馐囊笠苍絹碓蕉喾N多樣,如激光沖擊強(qiáng)化、慣性約束聚變等應(yīng)用中,需要橫截面內(nèi)光強(qiáng)均勻分布的平頂光束,且這種光束對(duì)激光系統(tǒng)中光學(xué)器件的損傷風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。因此,對(duì)平頂光束的傳輸特性以及如何獲得平頂光束的研究非常有意義。
　　 本文采用平頂高斯光束模型描述平頂光束,詳細(xì)研究了平頂高斯光束的擴(kuò)束準(zhǔn)直特性、焦移特性等。最后提出了一種獲得平頂光束的整形方法,并用ZEMAX數(shù)值研究了整形效果,主

2、要工作如下:
　　 (1)基于Collins衍射積分公式,推導(dǎo)了平頂高斯光束通過ABCD光學(xué)系統(tǒng)后的場(chǎng)分布表達(dá)式,并利用該式分析了平項(xiàng)高斯光束在自由空間中的傳輸特性。研究表明:平頂高斯光束在自由空間傳輸過程中會(huì)發(fā)生畸變,畸變程度是隨著菲涅爾數(shù)的增加而減小,并且在遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布是帶有小旁瓣的類高斯分布光束。
　　 (2)采用平項(xiàng)高斯光束的傳輸解析式,建立數(shù)值分析模型,分析了平頂高斯光束的擴(kuò)束準(zhǔn)直特性。結(jié)果表明:隨著光束階數(shù)的

3、增加,擴(kuò)束后的衍射效應(yīng)會(huì)越來越明顯;準(zhǔn)直特性是隨擴(kuò)束系統(tǒng)參數(shù)的改變而改變,并且只有在一定范圍內(nèi)獲得平頂光束,此范圍可以作為實(shí)際激光加工應(yīng)用中靶材或者光學(xué)元器件放置的理想范圍。最后計(jì)算出此軸向范圍與擴(kuò)束系統(tǒng)放大倍數(shù)之間的關(guān)系。
　　 (3)利用平頂高斯光束的傳輸變換公式,結(jié)合LW焦移方法,研究了平頂高斯光束聚焦后軸上光強(qiáng)分布和焦移特性。分析了菲涅爾數(shù)、光束束腰面位置對(duì)軸上光強(qiáng)分布和焦移的影響。研究發(fā)現(xiàn),軸上光強(qiáng)極大值隨菲涅爾數(shù)的增