多散射物非線性熱像模擬軟件設(shè)計(jì)與數(shù)值分析.pdf

1、受小尺度散射物調(diào)制的強(qiáng)激光束通過(guò)非線性介質(zhì)后，在下游的某處能夠產(chǎn)生形似散射物且強(qiáng)度遠(yuǎn)高于背景光強(qiáng)度的光斑，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱像效應(yīng)。即使激光系統(tǒng)運(yùn)行在很安全的損害閥值以內(nèi)，產(chǎn)生的熱像也可能對(duì)激光系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)巨大的損傷，從而限制了高功率激光系統(tǒng)的性能提升。在高功率激光系統(tǒng)研制、激光非線性傳輸研究等方面，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬已經(jīng)成為一種重要的輔助手段，它能夠以較低的成本再現(xiàn)、預(yù)測(cè)一些重要的非線性傳輸現(xiàn)象，幫助發(fā)現(xiàn)相關(guān)的傳輸特性。在熱像效應(yīng)研究方

2、面，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。單散射物調(diào)制情況下的熱像效應(yīng)的一些基本規(guī)律以及強(qiáng)度調(diào)制型雙散射物相互作用下的熱像形成規(guī)律已經(jīng)逐漸被提示出來(lái)。
　　本文針對(duì)雙相位型散射物的熱像效應(yīng)這一重要問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬軟件對(duì)它進(jìn)行系統(tǒng)的研究；在得到實(shí)現(xiàn)對(duì)多相位型散射物調(diào)制下產(chǎn)生熱像的非線性傳輸過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬的軟件的基礎(chǔ)上，進(jìn)而研究了兩平行線狀相位型散射物情況下的熱像效應(yīng)，獲得了相應(yīng)的基本規(guī)律。主要工作如下：
　　

3、第一，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了針對(duì)多相位型散射物的非線性熱像效應(yīng)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬軟件。此軟件以對(duì)稱(chēng)分步快速傅里葉變換算法為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光束入射情況下光束通過(guò)由多個(gè)線狀散射物、自由空間、克爾非線性介質(zhì)等組合而成的直線光路中的傳播進(jìn)行數(shù)值模擬，并集光路參數(shù)設(shè)置、數(shù)值模擬、數(shù)據(jù)可視化于一體。此外，軟件提供了類(lèi)似CCD相機(jī)的光場(chǎng)振幅分布數(shù)據(jù)截取、結(jié)果數(shù)據(jù)一鍵圖形化等提高分析效率的實(shí)用功能。還設(shè)計(jì)了僅考慮光束橫截面一個(gè)維度的光束一維樣本情況，減少了傳輸模擬

4、運(yùn)算的數(shù)據(jù)量，能夠提高定性分析的效率。
　　第二，對(duì)雙相位型散射物情形下的熱像效應(yīng)開(kāi)展了較系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究。首先研究了光束經(jīng)雙相位型散射物調(diào)制后的傳輸過(guò)程中是否能夠產(chǎn)生熱像、熱像條紋的數(shù)量、熱像面的軸上傳輸距離等最基本的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)在共軛面附近的平面上能夠產(chǎn)生截面內(nèi)位置與散射物位置對(duì)應(yīng)的雙熱像條紋。此外，散射物引起的相位調(diào)制深度和兩個(gè)散射物之間的間距是本文研究的情況中的兩個(gè)基本因素。本文對(duì)它們對(duì)熱像面上最大光強(qiáng)度的影響進(jìn)行了深入的