部分相干光的相關(guān)理論和實驗研究.pdf

1、在過去的幾十年里，部分相干光已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在很多領(lǐng)域，如自由空間光通訊，激光材料表面熱處理、激光掃描、慣性約束核聚變、非線性光學(xué)、光學(xué)成像等。本文結(jié)合理論和實驗研究了部分相干高斯一謝爾模(GSM)光束的產(chǎn)生，部分相干GSM光束經(jīng)過分數(shù)傅里葉變換光學(xué)系統(tǒng)傳輸變換特性和基于部分相干光的符合分數(shù)傅里葉變換和符合成像，相干和部分相干空心光束的模型構(gòu)建和傳輸特性。 本論文的第一章分別綜述了部分相干光的研究背景，分數(shù)傅立變換，經(jīng)典符合衍射

2、和成像及空心光束的發(fā)展概述，介紹了目前國內(nèi)外的研究狀況，指出了本論文研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點。 第二章分別介紹了一些基礎(chǔ)理論，如菲涅耳-基爾霍夫衍射理論，矩陣光學(xué)方法和光場的高階相關(guān)理論。 第三章，介紹了一種利用He-Ne激光束照射到旋轉(zhuǎn)的毛玻璃，出射的散射光束經(jīng)過一系列的光學(xué)變換，成功產(chǎn)生了光強和橫向相干性都是高斯分布的光源-即GSM光束。GSM光源的橫向相干長度大小可以通過相應(yīng)的光學(xué)元件適度的調(diào)節(jié)。提出了一種測量GSM光源

3、橫向相干長度的新方法，并在實驗上成功的測量了GSM光源的橫向相干長度。 第四章，簡要回顧了分數(shù)傅里變換的定義和光學(xué)實現(xiàn)方法。搭建GSM光束經(jīng)過分數(shù)傅里葉變換光學(xué)系統(tǒng)的實驗測試裝置，實驗上測量了GSM光束經(jīng)過分數(shù)傅里葉變換在幾個不同的分數(shù)傅里葉面上的光強分布和橫向相干長度的變化以及改變光源的橫向相干長度觀察分數(shù)傅里葉面上光束性質(zhì)的變化。實驗結(jié)果能很好的符合理論計算結(jié)果。更進一步，在理論上推導(dǎo)了GSM光束通過有光闌限制的分數(shù)傅里葉變

4、換，得到了描述分數(shù)傅里葉面上光束性質(zhì)的近似解析式；進行了相應(yīng)的實驗驗證，實驗測量結(jié)果和理論計算對比，兩者能很好的符合，說明了理論推導(dǎo)的正確性。研究結(jié)果表明：利用分數(shù)傅里葉光學(xué)系統(tǒng)能很靈活的控制GSM光束的光強分布和橫向相干長度的大小。 第五章，基于光的四階關(guān)聯(lián)性質(zhì)，介紹了利用部分相干光實現(xiàn)符合分數(shù)傅里葉變換的光路結(jié)構(gòu)。分析了GSM光束的光斑寬度和橫向相干長度對符合分數(shù)傅里葉變換圖樣的能見度和品質(zhì)的影響，在實驗上成功觀察到了在GS