高斯光束通过透镜分析

之前有发布过光束参数计算器Excel版本。 现在可以直接软件界面操作啦。 激光光束参数计算器V3.0（软件版），激光人的专业计算器！ 附件是试用版，光束束腰和激光功率不能修改（修改无效）。

晶体球法是近年来在国际上发展起来的一种测量非线性系数的新方法。根据聚焦高斯光束二次谐波产生的孔径方程理论,分析了晶体球中的第1类非相位匹配二次谐波产生过程,讨论了晶体球中第1类非相位匹配二次谐波最佳聚焦参数的选择。报道了LiNbo3晶体球中皮秒激光脉冲抽运的非相位匹配二次谐波实验。所得结果与理论预计相符。

利用光栅检测涡旋光束轨道角动量(OAM)并进行性能改善的方法容易实现且能降低通信系统成本。将涡旋光束照射到周期渐变光栅和环形光栅的合适位置, 观察衍射图中光斑的分布规律, 并对入射涡旋光束进行检测。实验结果表明,通过判断光斑中暗条纹的数量和朝向便可确定入射涡旋光束的拓扑荷的大小和正负, 利用相位校正技术或光束复制技术可以使衍射结果中的条纹更加清晰, 使用这两种技术后可将检测到的拓扑荷数提高至30。该研究为OAM复用通信中的解复用和涡旋光的产生提供了依据。

利用石英晶体的旋光效应产生矢量偏振光束,石英晶体被分成圆心角相同的12个扇区, 每个扇区设计有特定的厚度, 依据晶体的旋光性质可知, 在平面线偏振光入射的条件下, 不同扇区产生了不同的偏振旋转, 形成了空间上偏振方向不同的矢量偏振光束。进一步利用二维辛普森数值积分(ZDSC)方法计算了这种光束的高数值孔径聚焦场分布, 发现此光束的聚焦性质与轴对称偏振光的极其相似, 说明提出的方法可作为产生偏转角可调的轴对称偏振光的一种简单方法, 而满足实际的应用需要。

近年来，在光散射颗粒测试技术中越来越多地采用了高斯光束作为入射光，高斯光束的传播及其物理参数对测量结果至关重要。傍轴近似条件下通过菲涅耳基尔霍夫衍射公式推导出高斯光束垂直入射到不同折射率介质中的传播表达式，并通过数值计算进行验证。结果表明，对于非强聚焦高斯光束，当传播方向与界面垂直时，在不同折射率介质中光束的传播仍然满足高斯分布规律，并且其束腰半径参数不变、束腰位置参数取决于相邻介质的折射率比值。

分析了涡旋光与平面波的干涉现象，利用涡旋光共轴叠加干涉生成携带双态轨道角动量的光，并将其应用于轨道角动量拓扑荷数的检测。利用叉形错位光栅制备呈中心对称的涡旋光束，并讨论了在不同拓扑荷数情况下，利用两束涡旋光束干涉制备双态轨道角动量光束。数值模拟和实验结果表明，随着拓扑荷数的数值及正负的变化，两束涡旋光束干涉叠加后其干涉图像发生规律性的变化，据此可检测涡旋光束。涡旋光束在信息传输及编码方面具有重要意义，此研究为其在自由空间通信中的复用提供了实验依据，也为光通信系统的性能改善提供了可能。

基于功率谱反演法产生海洋湍流相位屏，对多次传输过程进行统计平均，仿真分析不同海洋湍流参量下不同高斯阵列光束(矩形分布、径向分布及单束)长曝光光斑半径、光斑质心漂移特性及光强闪烁特性。结果表明：光束长曝光光斑半径、光斑质心漂移标准差及轴上闪烁系数均随湍流效应(湍流强度或传输距离)的增强而增大;同时，阵列光束与单束高斯光的光斑半径趋于一致，当传输距离继续增大时，单束高斯光束长曝光光斑半径略大。相对于单束高斯光，阵列光束在相同湍流条件下具有更小的漂移标准差，但轴上闪烁系数较大。相对于大气湍流而言，海洋湍流具有较强的闪烁效应。

从M2因子、远场发散角、近场及远场光强分布等方面对大功率底发射半导体激光器光束质量进行研究，分析了不同器件参数对光束质量的影响，为寻找有效改善光束质量的方法提供了依据。设计了一种具有新型排列方式的垂直腔面发射半导体激光（VCSEL）阵列。通过调制阵列中各单元直径以及单元间距， 在4 A的工作电流下得到1 kW/cm2的高功率密度和高斯远场分布。与具有相同出光面积的单管器件和4×4二维阵列比较，新型阵列的光谱特性及光束质量均具有优越性。

涡旋光束是一种携带有轨道角动量的特殊光束,近年来在光信息传输与加密、天文学探测、微观粒子操纵和生物医学等领域具有广泛的应用价值。传统的涡旋光束产生方法存在一定的局限性,如只能生成特定波长、元器件尺寸偏大和集成化程度较低,而基于超表面微纳技术的发展为涡旋光束的产生和操控提供一种全新的可能性。鉴于此,提出一种基于勾型超表面阵列的涡旋光束产生方法,该超表面结构能够有效地减小涡旋光束生成器件的尺寸,可以实现器件的集成化,且该超表面结构不依赖于特定入射光的圆偏振特性、波长和偏振方向,从而能够实现高拓扑荷数涡旋光束的生成。