自聚焦Pearcey光束的动态传输
热成像仪说明书 (Simpl. Chinese)
6
热像仪部件 ........................................................................................9
6.1 右视图 .................................................................................... 9
6.1.1 图 ............................................................................... 9
6.1.2 说明 ............................................................................ 9
9.2 说明 ..................................................................................... 16
#T559845; r. AD/ 9770/9770; zh-CN
7.2 说明 ..................................................................................... 14
8
在菜单系统中定位 ............................................................................. 15
6.3.1 图 ............................................................................. 11
自适应光学仪器的设计原理
自适应光学仪器的设计原理自适应光学（Adaptive Optics, AO）是一种先进的技术，用于补偿和校正由于大气湍流或其他因素造成的波前畸变，从而提高光学系统的成像质量。
这项技术广泛应用于天文观测、医学成像、激光通信和激光武器等领域。
本文将介绍自适应光学仪器的设计原理。
1. 光学系统的工作原理光学系统主要由光源、透镜、反射镜、分束器、探测器等组成。
光学系统的工作原理是利用光源发出的光经过透镜、反射镜等光学元件的传输、聚焦、成像，最终被探测器接收并转化为电信号，以便进行图像重建或数据传输。
2. 自适应光学的基本原理自适应光学的基本原理是通过测量和补偿波前畸变，使光学系统输出的图像质量达到最优。
波前畸变是由于光学系统中的各种因素（如大气湍流、光学元件的加工误差、热变形等）导致的。
自适应光学系统通过实时测量波前畸变，然后采用特定的算法对光学系统中的元件进行调整，从而补偿波前畸变，提高成像质量。
3. 自适应光学仪器的设计要素自适应光学仪器的设计主要包括以下几个要素：（1）波前传感器：用于测量波前畸变的装置。
常用的波前传感器有夏克-哈特曼波前传感器、液晶光调制器等。
（2）控制器：根据波前传感器的测量结果，对光学系统中的元件进行调整，以补偿波前畸变。
控制器通常采用数字信号处理器（DSP）或FPGA等硬件实现。
（3）光学元件：用于校正波前畸变的装置。
常用的光学元件有变形镜、反射镜等。
（4）激光器或光源：提供稳定的光源，用于产生待测波前。
（5）图像探测器：用于接收补偿后的图像，评估成像质量。
4. 自适应光学仪器的设计流程自适应光学仪器的设计流程主要包括以下几个步骤：（1）确定光学系统的应用场景和性能指标：如视场角、分辨率、成像质量等。
（2）分析光学系统中的波前畸变来源：如大气湍流、光学元件的加工误差等。
（3）选择合适的波前传感器、控制器和光学元件。
（4）搭建实验系统，进行波前测量和补偿实验。
（5）优化系统参数，提高成像质量。
光束的自聚焦
光束的自聚焦
光束的自聚焦是指当一束光通过某些介质时，由于介质的非线性光学特性或其他因素的影响，光束可以自行聚焦形成一个光子束的现象。
在常见的情况下，光束的自聚焦通常发生在高功率激光束的传输过程中，当激光束通过介质时，介质中的非线性光学效应会导致光子之间的相互作用，使光束发生聚焦。
介质中的非线性光学效应通常包括光学非线性折射、光学非线性吸收、光学非线性散射等。
在非线性光学中，最常见的自聚焦效应是自聚焦效应，即一束高功率激光通过某些介质时，光束半径会在传输过程中缩小，并且焦点位置会向前移动。
这种自聚焦效应在材料加工、激光器等领域具有重要的应用价值。
除自聚焦外，光束还可能发生自散焦效应，即光束传输过程中，光束半径会逐渐增大，并且焦点位置会向后移动。
这种自散焦效应在一些特殊情况下也具有一定的应用价值。
总之，光束的自聚焦是光束在介质中由于非线性光学效应或其他因素的影响，导致光束自行聚焦的现象。
这种现象在一些应用中具有重要意义，同时也需要合理控制以避免潜在的损坏风险。
涡旋光束的传输与聚焦特性
涡旋光束的传输与聚焦特性光束的传输与聚焦是光学领域中的重要研究内容。
近年来，一种具有特殊性质的光束——涡旋光束引起了科研人员和工程师们的广泛。
涡旋光束具有独特的传输和聚焦特性，使其在光学成像、光子晶体等领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍涡旋光束的传输与聚焦特性，以期读者对这种神奇的光束有更深入的了解。
涡旋光束的传输特性是指光束在传播过程中的行为和特征。
在传输过程中，涡旋光束的几何关系呈现出类似于螺旋的结构，光束的强度呈中心对称分布，且在传播方向上不断变化。
通过使用亥姆霍兹方程，我们可以获得涡旋光束的精确解，进而理解光束的传输特性。
通过计算机模拟和数学建模，我们可以进一步探究涡旋光束在传输过程中的各种特性，例如光束的扩散、光场的分布等。
涡旋光束的聚焦特性是指光束经过透镜或其他光学元件后聚焦点的位置和形状。
与普通光束不同，涡旋光束在聚焦时会产生一个呈螺旋状的光斑，且光斑的形状和大小与入射光束的拓扑荷数密切相关。
通过控制涡旋光束的拓扑荷数，我们可以实现对聚焦光斑的精确调控，进而应用于光学成像、光子晶体等领域。
涡旋光束由于其独特的传输和聚焦特性，具有广泛的应用前景。
在光学成像领域，涡旋光束可以用于实现高分辨率、高对比度的光学显微成像，提高疾病的早期诊断率。
同时，涡旋光束还可以应用于光子晶体领域，制作具有特殊光学性质的材料，例如光子晶体纤维、光子晶体波导等，为光子集成和光子芯片的发展提供新的可能性。
涡旋光束在光学通信、激光加工等领域也具有潜在的应用价值。
涡旋光束作为一种具有特殊性质的光束，其传输和聚焦特性为光学领域的研究和应用带来了新的挑战和机遇。
本文对涡旋光束的传输和聚焦特性进行了详细介绍，并探讨了其在光学成像、光子晶体等领域的应用前景。
随着研究的深入，相信涡旋光束在未来的光学应用中将会发挥更加重要的作用，为人类的生产生活带来更多的便利和进步。
尽管涡旋光束已经展现出许多令人激动的应用前景，但仍然存在许多挑战和未解决的问题。
激光束的自聚焦、自散焦与自调制.概要
激光束的自聚焦、自散焦与相位调制引言：在各向同性的非线性介质中，光场会引起介质极化率的实部发生变化，或者说光致折射率变化或产生非线性折射率。
光致折射率变化的效应有多种，这里只介绍光学克尔效应，它表述为介质某处折射率变化的大小与该处光强大小成正比。
本文介绍自作用（自相位调制）和互作用（交叉相位调制）两种光克尔效应。
还要讨论由于高斯光束横向分布的不均匀性，光束在传播过程中引起的自聚焦，自散焦效应的理论，以及相关的时间和空间自相位调制的现象。
一．光学克尔效应光克尔效应是指光电场直接引起的折射率变化（即非线性折射率）的效应，Δn∝。
这种效应属于三阶非线其折射率变化大小与光电场的平方成正比，即2E性光学效应。
具有克尔效应的介质称为克尔介质。
光学克尔效应因其产生的非线性极化率的方式不同而被分为两种：（1）自作用光学克尔效应利用频率为ω的信号光自身的光强引起介质折射率变化，同时用一束信号光直接探测在该频率ω下的非线性极化率实部或非线性折射率的大小。
（2）互作用光学克尔效应演示这种光克尔效应，需要两束光：泵浦光---引起折射率变化的强光；信号光----探测介质折射率变化大小的弱光。
也就是用频率不同（ω’）或偏振方向不同的强泵浦光引起介质折射率变化，同时用频率为ω的弱信号光探测介质非线性极化率实部或非线性折射率的大小。
图 1.给出了自作用克尔效应和互作用克尔效应的两个典型例子。
(a)自作用克尔效应（b）互作用克尔效应图1.两种光克尔效应设信号光频率为ω，泵浦光频率为ω’，忽略吸收，自作用克尔效应和互作用克尔效应的非线性极化强度分别表示为23(3)0()3(;,,)()()P E E =-（）ωεχωωωωωω （1.1） 23(3)0()6(;',-',)(')()P E E =（）ωεχωωωωωω （1.2）在光波传播过程中，折射率的变化会引起光的相位的变化。
考虑一个沿Z 方向传播的平面单色波()((z)e i kz wt E E -ω,z)=,光从z=0出发传至z=L,引起介质的折射率变化为Δn,传播常数变化为Δk,相应光波的相位变化为2KL c =ωπΔφ=ΔΔnL=ΔnL λ（1.3）上式表明光致折射率变化调制了相位，对自作用光克尔效应和互作用光克尔效应，相应地存在自相位调制（SPM ）和交叉相位调制（XPM ）两种。
Pearcey光束的形成及其聚焦特性
Vol.47 No.6
红外与激光工程
Infrared and Laser Engineering
2018 年 6 月
Jun. 2018
Pearcey 光束的形成及其聚焦特性
胡汉青 1,2，吴逢铁 1,2，胡 润 1,2，杨艳飞 1,2，朱清智 1,2
(1. 华侨大学 信息科学与工程学院，福建 厦门 361021；
型的形式不变光束。2012 年有学者基于 Pearcey 函
数[10]，实 验 产 生 了 一 种 新 的 傍 轴 光 束—Pearcey 光
束[11]。 这 种 光 束 的 传 输 特 性 与 Gaussian 光 束[12]相
似，即随着传输距离的改变，其光场分布也在发生
变化， 但其光场分布始终可以用 Pearcey 函数表
示。 这表明，Pearcey 光束也是一种形式不变光束。
收 稿 日 期 修 订 日 期 ：2018-01-10；
：2018-02-20
基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 (11774103) ； 国 家 自 然 科 学 青 年 基 金 (61605049) ； 福 建 省 科 技 重 大 项 目 (2016H-)， ，硕士生，主要从事光束传输与变换方面的研究。 Email: 623807994@
用做过一些相关研究[4-9]。
随着研究的深入，人们发现波动方程在傍轴近
似下的另一类特殊解，其所对应的光场分布虽然与
传输距离有关，但在传输过程中其光场分布对应的
函数形式是不变的， 即始终能用一个函数来表示，
这 类 光 束 被 称 为 形 式 不 变 光 束 (form-invariant
beam)。 大多数激光器出射的 Gaussian 光束就是典
激光自聚焦的原理和应用
激光自聚焦的原理和应用1. 激光自聚焦的概述激光自聚焦是一种光学现象，指的是当激光束传播过程中，由于介质的非线性效应导致光束自行聚焦的现象。
自聚焦的激光束能够形成极高的光强，具有广泛的应用领域。
2. 激光自聚焦的原理激光自聚焦的原理主要基于非线性光学效应，其中最常见的是光场自聚焦效应和自相位调整效应。
2.1 光场自聚焦效应光场自聚焦效应是指光束在非线性介质中传播时，由于介质的非线性响应而产生的自聚焦效应。
当激光束的强度超过一个临界值时，非线性介质的折射率会随着光强的增加而减小，导致光束自行聚焦。
这种自聚焦效应可以通过自聚焦方程来描述，其中包括光束的传播方程、非线性介质的非线性折射率和衍射效应。
2.2 自相位调整效应自相位调整效应是指激光束在传播过程中，由于介质的非线性效应而引起的相位调整。
当激光束的光强超过一定阈值时，非线性介质会产生自聚焦效应，使光束的局部相位发生调整，从而实现激光束的自聚焦。
3. 激光自聚焦的应用激光自聚焦具有广泛的应用领域，下面将介绍几个常见的应用。
3.1 激光切割和焊接激光自聚焦可以产生高强度的激光束，因此在激光切割和焊接领域得到了广泛应用。
通过控制激光束的聚焦效应，可以实现高精度和高效率的金属材料切割和焊接。
3.2 激光医学治疗激光自聚焦可以产生高能量的激光束，可以应用于激光医学治疗。
例如，激光自聚焦可用于眼科手术中的玻璃体切割和激光角膜矫正手术。
3.3 激光加工和表面改性激光自聚焦可以实现对材料的微观加工和表面改性。
通过控制激光束的聚焦效应，可以实现微小尺寸的加工和表面改性，如激光打孔、激光刻蚀和激光合金化等。
3.4 光子学和光学通信激光自聚焦在光子学和光学通信领域也有着重要的应用。
例如，利用激光自聚焦可以实现超高分辨率的显微镜成像和光纤通信系统中的信号传输。
3.5 激光制导和测量激光自聚焦可以用于激光制导和测量。
通过控制激光束的聚焦效应，可以实现精确的激光制导系统和高精度的测距和测量系统。
光束自聚焦
光束自聚焦什么是光束自聚焦？光束自聚焦是指在透明介质中，由于非线性效应的作用，光束在传播过程中会发生自聚焦现象。
当激光束传播到一定距离后，其横截面会逐渐变小，并最终形成一个非常强烈的光点。
光束自聚焦是一种重要的物理现象，具有广泛的应用。
它不仅可以用于激光加工和材料处理，还可以应用于医学、通信、生物学等领域。
光束自聚焦的原理光束自聚焦的原理主要有两个方面：衍射和非线性效应。
衍射当一个平面波通过一个孔洞或者通过两个相邻的孔洞时，会发生衍射现象。
衍射现象使得入射波前变得不规则，并且在传播过程中发生弯曲。
这种弯曲使得光束在传播过程中会逐渐变窄。
非线性效应介质中存在着一些非线性效应，如克尔效应、拉曼散射等。
这些非线性效应会使得光的折射率与光强度相关。
当光束的强度超过一定阈值时，非线性效应会导致折射率呈现出自聚焦的特性。
光束自聚焦的应用激光加工和材料处理光束自聚焦可以用于激光加工和材料处理。
通过控制激光束的参数，如波长、功率、聚焦距离等，可以实现对材料进行高精度、高效率的加工和处理。
例如，在微电子制造中，可以利用光束自聚焦来实现对微芯片的刻蚀和雕刻。
医学应用在医学领域，光束自聚焦被广泛应用于激光手术和激光治疗。
通过控制激光束的参数，可以实现对肿瘤、血管疾病等病变组织的精确治疗。
同时，由于光束自聚焦具有高能量密度和高单脉冲峰值功率等特点，还可以用于眼科手术和皮肤美容等领域。
其他领域应用光束自聚焦还可以应用于光通信、生物学研究等领域。
在光通信中，通过光束自聚焦可以实现高速、高带宽的数据传输。
在生物学研究中，可以利用光束自聚焦来观察细胞内部的微观结构和过程。
光束自聚焦的挑战和发展趋势尽管光束自聚焦具有广泛的应用前景，但其实现仍面临一些挑战。
首先，光束自聚焦过程中会产生较高的能量密度和温度，可能会对介质造成损伤。
因此，在应用中需要考虑如何控制能量密度和温度，以保证安全性和稳定性。
其次，光束自聚焦还需要较长的传播距离才能实现明显的聚焦效果。
贝塞尔光束(大论文)精选.
贝塞尔光束传播性质的研究Study of the propagation properties ofthe Bessel beams一级学科学科专业作者姓名马秀波指导教师所在学院年月关键词：Key words:独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日第一章 绪论1.1 贝塞尔光束的研究现状Durnin 在1987年提出的所谓无衍射光束的概念，实际上就是（第一类）零阶贝塞尔光束。
Durnin 指出，在垂直于贝塞尔光束光轴的任一截面上，光强分布具有第一类零阶贝塞尔函数的形式[1]。
无衍射光束的提出迅速在光学界掀起了研究的热潮，然而后来发现，贝塞尔光束只不过是无衍射光束中一个种类，常见的无衍射光束还有Mathieu 光束[2]、airy 光束等[3]。
迄今为止，已经有大量的文献对贝塞尔光束的传输、产生及应用进行了研究。
1.1.1理想贝塞尔光束的光强分布及性质理想的零阶贝塞尔光束的光强分布在垂直于传播方向的横截面上表现为一个中心光斑和许多同心的圆环,光强由内及外递减，并且光强分布在传播方向上不发生变化。
Durnin 指出，贝塞尔光束是自由空间标量波动方程()22221,0E r t c t ⎛⎫∂∇-= ⎪∂⎝⎭ （1.1）沿z 轴传播的一组特殊解，在可以表示为： ()2001(r,t)exp[()][(cos sin )]2exp[()]E i z t i x y d i z t J πβωαϕϕϕπβωαρ=-+=-⎰ （1.2）其中，222x y ρ=+，222(/)c αβω+=，0J 表示第一类零阶贝塞尔函数，α是横向波数，β为轴向波数，ω为光的角速度。
4.3激光束的变换
上式中,如果振幅、频率和相位都为常数，则 E(表t) 示一个未被调制的信号
如果振幅、频率和相位三个之一受到外加信号的控制而发生变化，则 E(t就) 成为一个被调制的振荡了。
4.激光调制按其调制的性质可以分为
调幅、调频、调相及强度调制等。
(1)振幅调制——振幅调制就是载波的振幅随着调制信号的规律而变化的振荡
1 f R
代入
s s
1
R'
(
R' '2
)
2
得
f [1 ( f )2 ]1 2
s
f
[1
( f
2
)
2
]1
利用 (1 x)1 1 x x2
且要求f 2 1
则
s
f
[1
(
f
2
)2
]
f
象方腰斑位于透 镜的焦面上
这与几何光学中的平行光通过透镜聚焦在焦点上的情况类似。
2.象方束腰半Hale Waihona Puke :图4-17 短焦距透镜的聚焦
号改变调制器的物理特性，当激光通过调制器时，就会使光波的某参量受到调制。
优 点：a.因为调制器和激光形成无关,不影 响激光器的输出功率。
b.调制器的带宽不受谐振腔通带的 限制，
缺 点：调制效率低。
激光的瞬时光场的表达式
E(t) E0 cos(0t )
瞬时光的强度为
I (t) E2 (t) E02 cos2 (0t )
4.3 激光束的变换
4.3.1 高斯光束通过薄透镜时的变换
一、普通球面波在通过薄透镜的传播规律
1. 透镜的成像公式： 1 1 （14-15）
s s f
图4-15 球面波通过薄透镜的变换
zema自聚焦透镜设计
z e m a自聚焦透镜设计Newly compiled on November 23, 2020目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 自聚焦透镜简介 (2)自聚焦透镜 (2)自聚焦透镜的特点 (2)自聚焦透镜的主要参数 (3)2 自聚焦透镜的应用 (4)聚焦和准直 (4)光耦合 (5)单透镜成像 (6)自聚焦透镜阵列成像 (6)3 球面自聚焦透镜设计仿真 (7)确定透镜模型 (7)设置波长 (7)数值孔径设定 (8)自聚焦透镜光路 (8)4 优化参数 (9)光线相差分析 (9)聚焦光斑分析 (10)3D模型 (10)结束语 (11)致谢 (12)参考文献 (13)摘要本文主要说明应用梯度折射率对光传播的影响分析设计自聚焦透镜（GRIN lens），自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。
自聚焦透镜同普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。
利用此特性，G-lens在光纤传输系统中是构成准直、耦合、成像系统的主要部分。
而它结构简单，体积小的特点更适用于小型光学器材中，例如窥镜系统。
关键词：梯度折射率，自聚焦，光耦合，准直AbstractThis article main showing the impact analysis designs the self-focusing lens using the gradient refractive index to the light emission (GRIN lens), the self-focusing lens mainly apply in the optical fiber transmission system. The self-focusing lens lie in with the ordinary lens' difference, the self-focusing lens material can cause along the axial transmission light to have the refraction, and causes the refractive index the distribution to reduce gradually along the radial direction, thus realizes the exit ray by smooth and the continual gathering to a spot. Using this characteristic, G-lens in the optical fiber transmission system is the constitution collimation, the coupling, imaging system's main part. But its structure is simple, the volume small characteristic is suitable in the small optics equipment, for example looking glass system.Keywords:Gradient index, GRIN lens, Light coupling,Collimation绪论自聚焦透镜体积小，重量轻，具有准直和聚焦作用，且耦合效率高。
非线性光学中的光束自聚焦效应研究
非线性光学中的光束自聚焦效应研究光学是一门涉及光的传播和与物质相互作用的学科，而非线性光学则是在光与物质相互作用时，光的传播不再遵循简单的线性关系。
在非线性光学中，有一个非常有趣和重要的现象，即光束自聚焦效应。
所谓自聚焦，是指一个开始比较宽的光束在传播过程中逐渐变窄，最终形成一个高强度、高聚焦度的光束。
这一现象在非线性介质中尤为突出。
为了更好地理解光束自聚焦效应，我们首先需要了解什么是非线性光学。
在传统的线性光学中，光的传播遵循麦克斯韦方程组，光的强度与电磁波的振幅成正比。
然而，在非线性光学中，当光与物质相互作用时，材料的响应不再是线性的，而是会出现非线性效应。
非线性介质中的光束自聚焦效应最早由美国物理学家拉明伯格发现。
他研究了在光束经过介质时非线性效应对光传播的影响，尤其是当光的强度足够大时，非线性效应会导致光束的自聚焦。
具体来说，光在非线性介质中传播时，会引起光的折射率发生变化。
而随着光束强度的增加，这种变化会导致光聚焦，从而形成自聚焦效应。
在非线性光学中，有几种机制可以导致光束自聚焦效应的产生。
其中最常见的一种是光学自聚焦效应。
这种效应是在介质中存在焦散时发生的。
焦散是指光束传播中不同频率成分的传播速度不同，从而导致光束产生展宽的效果。
而当光的强度足够大时，介质的非线性响应会抵消焦散效应，使光束重新聚焦。
另一种常见的光束自聚焦效应是光学空间自相位调制效应。
这种效应是在介质中存在自调制效应时产生的。
自调制是指光束在介质中传播时会引起介质的折射率发生变化，从而改变光的相位。
当光的强度足够大时，自调制效应会导致光束的相位在横向发生空间调制，从而使光束形成自聚焦。
光束自聚焦效应不仅在理论上有着重要意义，而且在实际应用中也有着广泛的应用价值。
例如，光束自聚焦效应可以用于激光聚变研究中的等离子体形成和加热过程，具有重要的应用前景。
此外，光束自聚焦效应还可以用于非线性光学显微成像、光通信和激光加工等领域。
类Airy光束的产生与传输特性研究
类Airy光束的产生与传输特性研究标题1：Airy光束的生成原理及性质研究Airy光束是一种非传统的光束，其产生原理与普通光束不同。
本文首先介绍了Airy光束的生成原理，即利用折射和反射作用产生不同波长的光线相干叠加。
在Airy光束的传输过程中，其能量分布呈周期性变化，存在周期性聚焦和分散的现象，且其波阵面呈现特殊的曲线形状。
讨论了Airy光束的相位和振幅调制特性，并对其在光学传输和信息处理等应用领域的潜在应用进行了分析。
标题2：Airy光束的理论模型建立与数值模拟仿真为了深入研究Airy光束的产生与传输特性，本文建立了其理论模型，并使用数值方法对其进行仿真。
首先，在分析Airy光束的电场分布特征及其相位和振幅调制的基础上，建立了其全息光学模型和传输矩阵模型。
然后，使用有限元方法等数值方法，对Airy光束的产生、传输和自聚焦特性进行了仿真，并与实验数据进行了对比。
仿真结果表明，理论模型能够较好地描述Airy光束的产生和传输特性，为其应用与优化提供了理论基础。
标题3：利用空间光调制技术产生Airy光束传统的Airy光束产生方法需要借助多种光学元件，并且复杂度较高。
为了简化Airy光束的产生流程，本文研究了利用空间光调制技术来产生Airy光束的方法。
首先介绍了空间光调制技术的基本工作原理和实现方法，然后介绍了利用液晶空间光调制器和光学全息术来实现Airy光束的产生。
在实验中，我们通过改变调制器的相位特性，可以精确地控制Airy光束的光强分布和聚焦位置。
该方法可以用于制备高质量的Airy光束，并在光学传输和光子学领域中具有广泛应用前景。
标题4：利用自聚焦效应在Airy光束中传输信息Airy光束具有特殊的传输特性，其中自聚焦效应是其最显著的特征之一。
在本文中，我们研究了利用自聚焦效应在Airy光束中传输信息的方法。
利用具有不同相位和振幅的多个Airy光束的相干叠加，可以在传输过程中形成特殊的光学场。
利用这种光学场，我们可以实现载波调制和解调等光学信号处理功能，应用于光通信和光传感中。
硬边光阑下圆形艾里光束自聚焦性研究
硬边光阑下圆形艾里光束自聚焦性研究近年来，由于固体激光器的出现，圆形艾里光束的自聚焦性研究受
到了广泛的关注。
考虑到新兴材料和技术的发展，使用圆形艾里光束
进行研究有可能实现更高效率和更高通量的固体激光器，因此，探索
圆形艾里光束的自聚焦性研究成为一个热门的研究领域。
本文研究的
主题是无硬边光阑下的圆形艾里光束的自聚焦性能。
首先，模型将被
建立出来，依照量子机械理论，分析圆形艾里光束在无硬边光阑中最
适宜的汇聚半径及对应的束场性质。
其次，实验将在特定的无硬边光
阑下进行，实验原理是根据汇聚半径求取相应的束场性质，并分析不
同无硬边光阑下的半径分布自聚焦性。
最后，将数据进行统计，分析
无硬边光阑下的自聚焦性性能和原理，以及圆形艾里光束的汇聚半径
与其自聚焦性的相互作用。
实验过程设计的关键在于如何获得准确的圆形艾里光束汇聚半径，以
及如何配合无硬边光阑，尽量消除杂散项。
因此，本文将采用数值解
决方案，使用计算机模拟无硬边光阑，并分析艾里光束的汇聚半径的
改变，以及它们的源点大小变化，从而得出最终的结果。
此外，本文
将采用光谱应用仪，以及运动监测护具，来实时实测和检验本实验的
结果，以验证我们的理论结论。
总的来说，本文的研究将探索无硬边
光阑下的圆形艾里光束的自聚焦性，并分析束场性质受到汇聚半径影
响的程度。
本文的大部分研究将采用实验来完成，并希望能够巩固无
硬边光阑下圆形艾里光束的自聚焦性研究，为相关领域发展提供参考。
pearcey光束的光学形态形成及其数学机理研究
pearcey光束的光学形态形成及其数学机理研究
光束的光学形态形成及其数学机理的研究是研究光束的发展和传播过程的数学模型和物理现象的研究领域。
在这个领域中，研究者通过数学和物理的方法来描述和解释光束的形态形成、传播和变化的规律。
光束的形态形成涉及到光传播的物理特性以及光的波动性质。
在经典的波动光学中，光束的形态可以通过阿贝尔原理，如菲涅尔和拉爱公式等来描述。
这些公式可以用来计算光束在各种光学元件（如透镜、棱镜等）中的传播和成像过程。
此外，还可以使用亥姆霍兹方程等来描述光束的衍射、干涉和衍射衍射等现象。
随着量子力学的发展，人们发现光束不仅具有波动性，还具有粒子性，即光子的本质。
量子光学的理论研究了光子的统计性质和量子效应对光束的影响。
例如，光束的相干性和激光的产生与放大等都可以通过量子光学的方法来解释和说明。
数学机理的研究是光束形态形成及其数学模型的关键部分。
光束的形态通常可以用光学场的幅度和相位来描述。
通过利用波动方程等数学模型，可以计算和预测光束传播过程中的幅度和相位的变化，从而描述光束的形态。
常用的数学方法包括傅里叶变换、衍射理论、模式展开法等。
总之，光束的光学形态形成及其数学机理的研究旨在理解光束的特性和传播规律，为光学器件的设计和光学现象的解释提供
理论依据。
该领域的研究有助于推动光学技术的发展，同时也为应用光学提供了重要的理论基础。
自聚焦Pearcey光束的动态传输
分类号：****** U D C：******-***-(20**)****-0 密级：公开编号：*********************大学学位论文自聚焦Pearcey光束的动态传输论文作者姓名：赖天雨申请学位专业：申请学位类别：指导教师姓名（职称）：论文提交日期：自聚焦Pearcey光束的动态传输摘要根据惠更斯-菲涅耳衍射原理，利用Pearcey函数推导出了自聚焦Pearcey光束的在自由空间中的传输解析式。
同时利用Mathematics模拟了其在自由空间传输时的光强分布情况。
研究表明Pearcey光束具有无衍射性，只是随着传输距离的增大，在横截面上会发生尺度不同的缩放现象，并且在y轴方向会发生线性平移，在x轴基本保持不变。
当其传输到某个特定的位置时处会出现自聚焦现象，这时Pearcey光束将变成一条具有无穷大能量的明亮光线。
同时也研究了Pearcey 光束在传输过程中的合成现象，发现尖点处光强最强，周围光强渐渐变小，且形成一定的扇角，扇角的大小受传输距离的影响；尖点与尖点之间的距离，也随着传输距离的增大而增大。
关键词:自聚焦; 无衍射；动态传输Dynamic propagation of Self-focusing Pearcey BeamsAbstractAccording to the Huygens Fresnel diffraction integral operation principle, the propagation expression of complex amplitude distribution function of Pearcey beam was derived by using Fourier transform. The intensity distribution of the optical system in free space was analyzed by using the software of Mathmatica. The result shows that the structure of Pearcey beam is invariant. Scaling phenomena on the cross section is different as the propagation distance increases. Linear translation occurs in the y axis, but it is basically unchanged in the x axis. When it is transmitted to a particular location, the self-focusing phenomenon occurs. At this time the Pearcey light beam will become a bright light with infinite energy. At the same time, the synthesis of Pearcey beam in the propagation process was also studied. Found that the peak intensity is the strongest, the surrounding light intensity gradually become smaller,and a certain fan angle is formed, the size of the fan angle is affected by the propagation distance. The distance between the peak and the peak is also increased with theaddition of the propagative distance.Keywords:self-focusing; non-diffraction; dynamic propagation目录论文总页数：14页1 引言 (1)1.1 自聚焦光束研究历史与应用 (1)1.2 自聚焦效应 (1)2 自聚焦Pearcey光束 (1)2.1 自聚焦Pearcey光束研究背景 (1)2.2 自聚焦Pearcey光束研究意义 (2)2.3 自聚焦Pearcey光束的研究进展 (2)3 自聚焦Pearcey光束的传输特性 (3)3.1 自聚焦Pearcey光束在输入平面的特性 (3)3.2 自聚焦Pearcey光束在自由空间的传输特性 (5)3.2 自聚焦Pearcey光束的合成 (8)4 自聚焦Pearcey光束的自愈性 (10)4.1 自愈性的定义 (10)4.2 影响自愈性的因素 (10)结论 (11)参考文献 (12)致谢 (13)声明 (14)1 引言1.1自聚焦光束研究历史与应用当理论上提出光束自聚焦的可能性后，许多人在有意或无意的在生活或实验室观测到了光的自聚焦现象。
测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的曲线拟合算法
测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的曲线拟合算法王驰;许婷婷;毕书博;朱俊;袁志文【摘要】提出了基于曲线拟合的光纤透镜聚焦常数的测试方法,用于超小自聚焦光纤探头研制过程中聚焦常数的直接测试.基于自聚焦光纤透镜模型及其折射率分布特征,研究了测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的二次多项式拟合和线性化拟合算法.论述了聚焦常数对超小自聚焦光纤探针传光性能的影响.利用光纤端面折射率测试仪测试自聚焦光纤的折射率分布轮廓曲线,根据二次多项式拟合和线性化拟合算法分别求得聚焦常数和中心折射率.实验结果显示,利用二次多项式拟合算法和线性拟合算法求出的聚焦常数分别为5.587 mm-1和5.513 mm1,与厂家的标称值5.5 mm-1基本吻合,表明曲线拟合算法适用于对自聚焦光纤透镜聚焦常数的测量与分析.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2015(023)012【总页数】7页(P3309-3315)【关键词】自聚焦透镜;光纤透镜;微小光学探头;曲线拟合;聚焦常数【作者】王驰;许婷婷;毕书博;朱俊;袁志文【作者单位】上海大学精密机械工程系,上海200072;近地面探测技术重点实验室,江苏无锡214035;天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津300072;上海大学精密机械工程系,上海200072;上海大学精密机械工程系,上海200072;近地面探测技术重点实验室,江苏无锡214035;近地面探测技术重点实验室,江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】O437;TN2531 引言自聚焦透镜又称梯度折射率透镜（Gradient Index Lens，GRIN Lens），其端面是平面，具有直径小、数值孔径大等特点，并在光纤通信、光纤传感、医用内窥镜等领域具有广泛的应用。
近年来，超小自聚焦光纤透镜在心血管等狭小组织的成像检测方面具有广阔的应用前景［1-4］。
超小自聚焦光纤透镜的折射率分布是影响其传光性能的重要因素，折射率分布系数一般采用聚焦常数g 表示。
激光自聚焦的原理与应用
激光自聚焦的原理与应用1. 引言激光自聚焦是一种以激光为基础的新技术，它利用激光束的特性，在传输过程中自动调整聚焦距离，实现精确的焦点控制。
激光自聚焦技术在许多领域有着广泛的应用，比如光纤通信、激光切割等。
本文将介绍激光自聚焦的原理及其应用领域。
2. 原理激光自聚焦的原理基于激光束的特性，主要包括以下几个方面：2.1 激光束的聚焦特性激光束在传输过程中具有自聚焦的特性。
这是由于激光束的光线是高度相干的，具有相位相干性，能够在传输中形成稳定的波前。
这种波前的稳定性使得激光束能够实现自聚焦，即自动调整焦点位置。
2.2 激光束的非线性效应激光束在介质中传输时会产生非线性效应，这会导致激光束的空间分布发生变化。
其中最重要的非线性效应是光学自聚焦效应，即激光束在光密度较高的区域会出现自聚焦现象。
2.3 自聚焦点与散焦点激光束的自聚焦点和散焦点是激光束的两个重要参数。
自聚焦点是激光束的光密度最高点，而散焦点是激光束的光密度最低点。
通过控制自聚焦点和散焦点的位置，可以实现对焦距的调整。
3. 应用领域激光自聚焦技术在以下领域有着广泛的应用：3.1 光纤通信激光自聚焦技术可以用于光纤通信系统中的信号调整和光纤功率的均衡。
通过调整激光束的自聚焦点和散焦点，可以实现光纤之间的精确对焦，从而提高传输效率和稳定性。
3.2 激光切割激光自聚焦技术在激光切割领域也有着广泛的应用。
通过控制激光束的自聚焦点和散焦点的位置，可以实现对切割材料的焦点控制，从而提高切割精度和效率。
3.3 激光显微镜激光自聚焦技术在激光显微镜中也起到重要作用。
通过精确控制激光束的自聚焦点和散焦点，可以实现对样品的焦点调整，从而获得更清晰的显微图像。
3.4 激光打印激光自聚焦技术还可以应用于激光打印领域。
通过调整激光束的自聚焦点和散焦点的位置，可以实现对打印材料的焦点控制，从而提高打印精度和速度。
4. 总结激光自聚焦是一种利用激光束的自聚焦特性实现精确焦点控制的技术。
相位梯度自聚焦
相位梯度自聚焦
相位梯度自聚焦是一种针对光束自聚焦现象进行的研究，通过调整相位梯度来实现光束的自聚焦。
其研究对于光学成像、激光加工等领域具有重要的应用价值。
相位梯度自聚焦的方法主要基于相位调制技术，利用电子光学相位调制器(EOAM)对光束进行相位调制，实现相位梯度的变化。
通过对相位梯度进行优化，可以有效地实现光束的自聚焦，从而在光学成像、激光切割等应用中发挥重要作用。
相位梯度自聚焦技术的优势主要体现在以下几个方面：
1. 高分辨率：相位梯度自聚焦技术可以实现高分辨率的成像和切割，从而让我们能够更加准确地进行实验和研究。
2. 简单实用：相位梯度自聚焦技术只需要使用电子光学相位调制器进行一定的调整即可实现，具有极高的实用性和可操作性。
3. 适用范围广：相位梯度自聚焦技术在光学成像、激光切割、激光雕刻等领域都能够得到广泛的应用，从而实现更加精准和高效的工作。
总之，相位梯度自聚焦技术是一项非常有前途的研究方向，它不仅能够大大提高光学成像和激光加工的精准性和准确性，还能为相关领域的科研工作者带来更加便捷和高效的研究手段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分类号：****** U D C：******-***-(20**)****-0 密级：公开编号：*********************大学学位论文自聚焦Pearcey光束的动态传输论文作者姓名：赖天雨申请学位专业：申请学位类别：指导教师姓名（职称）：论文提交日期：自聚焦Pearcey光束的动态传输摘要根据惠更斯-菲涅耳衍射原理，利用Pearcey函数推导出了自聚焦Pearcey光束的在自由空间中的传输解析式。
同时利用Mathematics模拟了其在自由空间传输时的光强分布情况。
研究表明Pearcey光束具有无衍射性，只是随着传输距离的增大，在横截面上会发生尺度不同的缩放现象，并且在y轴方向会发生线性平移，在x轴基本保持不变。
当其传输到某个特定的位置时处会出现自聚焦现象，这时Pearcey光束将变成一条具有无穷大能量的明亮光线。
同时也研究了Pearcey 光束在传输过程中的合成现象，发现尖点处光强最强，周围光强渐渐变小，且形成一定的扇角，扇角的大小受传输距离的影响；尖点与尖点之间的距离，也随着传输距离的增大而增大。
关键词:自聚焦; 无衍射；动态传输Dynamic propagation of Self-focusing Pearcey BeamsAbstractAccording to the Huygens Fresnel diffraction integral operation principle, the propagation expression of complex amplitude distribution function of Pearcey beam was derived by using Fourier transform. The intensity distribution of the optical system in free space was analyzed by using the software of Mathmatica. The result shows that the structure of Pearcey beam is invariant. Scaling phenomena on the cross section is different as the propagation distance increases. Linear translation occurs in the y axis, but it is basically unchanged in the x axis. When it is transmitted to a particular location, the self-focusing phenomenon occurs. At this time the Pearcey light beam will become a bright light with infinite energy. At the same time, the synthesis of Pearcey beam in the propagation process was also studied. Found that the peak intensity is the strongest, the surrounding light intensity gradually become smaller,and a certain fan angle is formed, the size of the fan angle is affected by the propagation distance. The distance between the peak and the peak is also increased with theaddition of the propagative distance.Keywords:self-focusing; non-diffraction; dynamic propagation目录论文总页数：14页1 引言 (1)1.1 自聚焦光束研究历史与应用 (1)1.2 自聚焦效应 (1)2 自聚焦Pearcey光束 (1)2.1 自聚焦Pearcey光束研究背景 (1)2.2 自聚焦Pearcey光束研究意义 (2)2.3 自聚焦Pearcey光束的研究进展 (2)3 自聚焦Pearcey光束的传输特性 (3)3.1 自聚焦Pearcey光束在输入平面的特性 (3)3.2 自聚焦Pearcey光束在自由空间的传输特性 (5)3.2 自聚焦Pearcey光束的合成 (8)4 自聚焦Pearcey光束的自愈性 (10)4.1 自愈性的定义 (10)4.2 影响自愈性的因素 (10)结论 (11)参考文献 (12)致谢 (13)声明 (14)1 引言1.1自聚焦光束研究历史与应用当理论上提出光束自聚焦的可能性后，许多人在有意或无意的在生活或实验室观测到了光的自聚焦现象。
如阳光透过盛水透明玻璃杯出现的明亮区域，夜光照射在湖面时的波光粼粼等。
这些都是光束自聚焦导致的。
很多人设想用自陷模型来解释细丝在玻璃杯中出现的“损伤”情况。
他们认为这是激光的衍射和自聚焦相互作用后，光场部分抵消而导致了“自陷”现象。
也就是激光在自由空间动态传输的过程中振幅和速度都维持在初始状态，具体表现为细丝的横截面半径不变[1]。
目前自聚焦效应主要一个用在光学研究微型领域，比如自聚焦透镜的研究使用，以及通过激光自聚焦制备纳米微结构。
其次就是体现在激光武器方面的应用。
比如利用激光自聚焦击穿在受控核聚变中产生的有害物质。
1.2自聚焦效应自聚焦现象的定义是在入射的强激光电场的作用下，随着光强的增强，折射率随之提高，使得激光束的外缘将向中心偏折而产生的一种现象。
假设一束足够强的准平行光入射到一个平行平面光学介质中，由于强光与介质相互作用的结果，有可能使介质折射率发生不均匀的变化，从而使不同截面部分的光所经历的光程长度彼此不同，即使介质对入射光束的作用等价于一个光学透镜或者更复杂的成像或者波导系统等。
在大多数自聚焦实验条件下，入射光束的光强横向分布具有中间强而边缘弱的规律。
在光束截面中心区所引起的折射率增加量大，而边缘区引起的折射率增加量小，从而使整个光学介质对入射光束而言呈现出正透镜或者会聚波导的效果，这就有可能引起自聚焦或自陷现象。
反之，在某些特殊情况下(主要是吸收介质或有共振效应起作用的场合)，介质折射率变化的非线性系数可能取负值。
在同样的入射光强分布下，介质对入射光束而言将呈现出负透镜或发散波导的作用，从而可能引起强光自散焦或自发散效应。
2自聚焦Pearcey光束2.1自聚焦Pearcey光束研究背景激光技术已经在农业生产、工业技术、医疗、国防以及信息产业等国民经济中发挥着巨大的作用，深刻地影响着现代科学、技术、经济以及社会的变革与发展。
激光出现之后，大家对高斯光束进行了不断的研究，提出了许多新型的激光束，如厄米-高斯光束、马提厄光束、拉盖尔-高斯光束、韦伯光束和因斯-高斯光束等，这些光束都具有各自独特的性质。
近年来，人们用傍轴光学传输理论对特殊函数描述的光束进行了大量的研究，这其中，一些研究人员开始注意到了Pearcey光束。
Pearcey光束和Airy光束类似，是在余维为二的焦散线附近的衍射光束。
在自然界中，最常见的焦散线就是太阳光被盛放在圆柱形容器的水反射或者折射时的花纹。
一杯水透射太阳光，透射光线边缘就是焦散线，当杯壁的形状满足一定的函数分布时，就会在衍射区域产生Pearcey光束[2]。
2.2自聚焦Pearcey光束研究意义Pearcey光束同时具有自聚焦和自愈合的性质。
具有自愈合性质的光束在显微成像方面有着广泛的应用前景，普通的光束被透镜聚焦，在生物组织中容易被散射，并且容易被不透明的组织遮挡，所以只能在很薄的表面成像。
而自愈合光束能够很好的绕过微小扰动，所以可以有更深的聚焦深度，并且聚焦光斑更小。
Pearcey光束在显微成像领域存在着巨大的应用潜力。
除此之外，Pearcey光束还具有自聚焦的性质，可能被运用于光学陷阱来囚禁粒子。
光学陷阱主要是靠粒子在光束中受到的梯度力大于散射力来实现，因此需要中心有极大的光场强度，而Pearcey光束的自聚焦可以保证在一定传输距离上能量的高度集中，实现对粒子的囚禁。
同时，Pearcey光束还具有自发地横向平移，可以实现被囚禁的粒子沿着平移轨迹输运[3]。
基于这些性质，Pearcey光束的应用前景广阔，然而现在对这种光束的研究还很有限。
本论文将在这些现有的研究基础上，对在自由空间传输的Pearcey光束和障碍物对其的影响做进一步的研究。
2.3自聚焦Pearcey光束的研究进展Pearcey光束与Airy光束非常的相似，它们都是焦散线附近的衍射场，早从19世纪开始，人们对Airy光束就己经进行了大量的研究。
但是对于Pearcey光束的研究却比较少，且进展非常的缓慢。
1946年，T. Pearcey就利用惠更斯-菲涅耳衍射原理，将Pearcey函数做积分运算。
推导并计算出了圆柱上电磁波的聚焦线。
且对附近的光场的结构进行深入的研究，他通过研究发现当选用的波长合适时，光场分布就可以用一个积分函数来描述，其积分域的区间在无穷大，最后他通过一系列推导运算成功给出了这个积分函数的振幅以及它的相位分布情况，这就是Pearcey函数的由来。
虽然早在他之前，Pearcey光束己经被提出，但是有关Pearcey光束在自由空间的动态传输性质的研究却基本没怎么得到科学家的重视。
T. Pearcey在这方面做出了巨大的贡献。
接着James D. Ring在研究尖点焦散线的衍射情况时发现，Pearcey光束是麦克斯韦方程组傍轴近似下的一个特解，为了能够实现这种特殊光束，且满足Pearcey 光束的定义[4]。
科学家们Pearcey 函数经过一个高斯分布的函数进行了演化。
通过研究发现，Pearcey-Gauss 光束在自由空间动态传输时的一些不同于其它光束的性质，Pearcey-Gauss 有自聚焦现象。
在传输过程中，当传输距离到某一特定点时，它能不需要经过透镜就能自动汇聚在一起，其后科学家继续在Pearcey-Gauss 光束的传播道路上放置某个障碍物，发现其经过衍射继续向后传输到一定距离时，能观测到Pearcey-Gauss 光束的自动愈合.在无衍射光束发现之后，各国的科研工作者对这些光束的性质进行了广泛的研究。
无衍射光束在传输过程中都具有自愈合的性质，有些光束如Airy 光束、马提厄和韦伯光束等还具有横向自加速的性质。