在将高斯光束整形为平顶光束的整形系统中，由两个非球面镜组成的系统是比较简单的结构形式，该系统由平凹镜和平凸镜组成。在实际生产加工中，非球面镜的非球面度直接反映加工的难度。在理论分析高斯光束整形为平顶光束的基础上，分析计算了几个特性参数对非球面截面曲线的影响，然后根据实际需要，在保证其紧凑性、尽可能地降低非球面度同时，按照ZEMAX对非球面镜输入参数的要求拟合得到尽可能优化的非球面镜系统结构。最后，对该非球面镜系统进行物理光学传播追踪，分析其光强分布。

基于切线簇的概念, 从几何光学的角度分析了自加速艾里光束的形成过程, 以及艾里光束入射面相位分布与其自加速轨迹的关系, 并给出了根据自加速轨迹分布函数推算艾里光束入射面相位分布的迭代算法, 讨论了艾里光束自修复特性的形成原理。利用液晶空间光调制器调制准直激光束实验生成了二维艾里光束, 并对其无衍射、自加速、自修复等特性进行了验证。此外还通过对一维艾里光束的调控实验生成了自聚焦光束和类贝塞尔光束等新型的光束。

球面矢量波函数的加法定理及其在光束形状系数中的应用

有利于研究艾米高斯光束在大气，海洋等随机介质中的传输特性。

基于ZEMAX多模高斯拟合，提出了一种基于Zemax 的多模高斯光束拟和方法，与理论的多模高斯光束进行了比较，并仿真分析了其传输情况。结果 表明，该方法拟和的多模高斯光束在远场情况下与理论符合较好，可以用于多种情况下光束传输仿真中的光束建模。

研究了在无衍射光束成像过程中，相干和非相干光源对成像系统分辨率的影响。对于衍射受限的成像系统，利用衍射积分理论与傅里叶光学理论导出成像系统的点扩展函数（PSF）公式，对不同的PSF进行模拟比较，结果表明非相干光源下的PSF更加集中，成像质量更好。分别采用波长为632.8 nm的He-Ne激光相干光和中心波长458.5 nm、半峰全宽24.5 nm的蓝光发光二极管（LED）非相干光作为光源进行实验，并利用Zemax软件进行模拟。对比实验结果与数值模拟仿真结果：非相干光源下所成的条纹像粗细更加均匀清晰，分辨率更高。实验结果与理论分析及数值仿真模拟结果相吻合。

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这组模拟使用交替方向隐式方法来求解 FD BPM 中出现的抛物线波动方程。 zip 文件包括以下程序： FDBPM3D_free_space.m - 3D 传播的动画和视频。 FDBPM3D_free_space_slice.m - 它显示了传播脉冲的切片。 FDBPM3D_free_space_volume.m - 它显示激光束在 1500 um 传播后在自由空间中的样子。 参考： RJ Schilling 和 SL Harris，使用 MATLAB 和 C 的工程师应用数值方法（Cengage Learning，1999），ISBN：0-534-37014-4。 K. Okamoto, Fundamentals of Optical Waveguides (Academic, 2000).ISBN-13: 978-0125250955

使用有限差分模拟在自由空间中传播 1000 微米的高斯脉冲。 只需运行脚本，您就会得到一个由以 1 um 步长传播的脉冲组成的表面。 参考： RJ Schilling 和 SL Harris，使用 MATLAB 和 C 的工程师应用数值方法（Cengage Learning，1999），ISBN：0-534-37014-4。 K. Okamoto, Fundamentals of Optical Waveguides (Academic, 2000).ISBN-13: 978-0125250955

相对于理论研究和实验研究，数值模拟研究具有独特的优越性，包括参数可控和可实现系综平均等。因此，对于大仰角链路大气湍流影响研究等实验系统无法搭建的研究，可以采用光束传输的数值模拟方法来进行研究。在Zernike多项式展开法和多相位屏理论的基础上，建立了基于Zernike多项式的大气湍流多相位屏数值模型，实现了高斯光束水平链路(0°)和大仰角典型链路(30°、60°)大气传输的数值模拟，并利用水平链路到达角(AOA)起伏方差经验计算公式对3组900次水平链路数值仿真结果进行了分析。结果表明，数值模拟到达角起伏方差和实验值误差在5%以内，多相位屏数值模型是有效的。该工作对自由空间光通信系统中大气湍流影响研究具有重要意义。