光束通过光阑像散分数傅里叶变换系统的传输特性

论文摘要

分数傅里叶变换是研究线性系统、进行信号分析的一种重要手段。由于实际透镜存在像散和光阑效应,因此,讨论光学分数傅里叶变换系统受到透镜光阑和透镜像散影响,能够从理论上为实际光束的获取、光束的控制以及光学系统的设计提供一定的参考。本文以激光束为对象,对其通过存在像散现象的LohmannⅠ型系统的传输特性进行了讨论,同时还讨论了含像散的LohmannⅡ型光学系统实现光束的分数傅里叶变换,模拟了余弦高斯光束与Bessel光束在LohmannⅠ型光学系统中的传输情况,运用柯林斯公式,分别研究了余弦高斯光束、Bessel光束通过光阑像散分数傅里叶变换系统的传输特性。主要工作如下:首先,研究了含像散的LohmannⅠ型系统与含像散的LohmannⅡ型系统。研究表明,对于一般的激光束,在含像散的LohmannⅠ型系统中,当tan(?/2)(28)0时,分数傅里叶变换变为0阶分数傅里叶变换,光束不能传输。在LohmannⅡ型系统中,当tan?(28)0时,双透镜系统可以消除像散对光束传输的影响,同时,对比余弦高斯光束在含像散的LohmannⅠ型系统与含像散的LohmannⅡ型系统的传输规律,发现在实际情况下,LohmannⅡ型系统对余弦高斯光束的光强影响极小。其次,对余弦高斯光束,针对理想系统,探讨变换阶数改变的同时光强分布的变化规律,在系统只存在像散的情况下讨论变换阶数改变的同时光强的变化周期,同时在系统既有像散又有光阑时,分析轴上光强受到光束的调制参数、透镜像散和透镜光阑的影响。系统存在像散,或者是既存在像散又存在光阑时,光强分布将随变换阶数的改变而改变,其中,变化周期为4。在光阑像散分数傅里叶变换系统中,不同的像散在特定变换阶次下,可以获得质量更好的输出光束;光束的调制参数越小,透镜像散对光强的影响越大。最后,研究了Bessel光束在傅里叶变换面上输出光强随像散系数的变化规律,结果表明,对理想系统而言,分数傅里叶系统输出的还是Bessel光束;在光阑像散分数傅里叶变换系统中,当像散取值不同时,通过取适当的变换阶次p,可以获得质量更好的输出光束。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究现状
•   1.3 研究意义
•   1.4 研究内容
• 2 FRFT理论基础
•   2.1 FRFT定义
•   2.2 FRFT的光学实现
•   2.3 FRFT研究方法
•   2.4 含像散的Lohmann Ⅰ型系统
•   2.5 含像散的Lohmann Ⅱ型系统
•   2.6 光束评价
• 3 余弦高斯光束通过像散FRFT系统的传输特性
•   3.1 理论推导
•   3.2 数值计算与分析
•     3.2.1 余弦高斯光束通过理想FRFT系统的传输特性
•     3.2.2 余弦高斯光束通过像散Lohmann Ⅰ型系统的传输特性
•     3.2.3 余弦高斯光束通过像散Lohmann Ⅱ型系统的传输特性
•   3.3 结论
• 4 余弦高斯光束通过光阑像散FRFT系统的传输特性
•   4.1 理论推导
•   4.2 数值计算与分析
•     4.2.1 余弦高斯光束通过光阑像散FRFT系统的传输特性
•   4.3 结论
• 5 Bessel光束通过光阑像散FRFT系统的传输特性
•   5.1 理论推导
•   5.2 数值计算与分析
•     5.2.1 Bessel光束通过理想FRFT系统的传输特性
•     5.2.2 Bessel光束通过光阑像散FRFT系统的传输特性
•   5.3 结论
• 6 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 研究的不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨强

导师: 张廷蓉

关键词: 分数傅里叶变换,型系统,像散,光阑

来源: 四川师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 四川师范大学

分类号: O43

DOI: 10.27347/d.cnki.gssdu.2019.001148

总页数: 47

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