高斯光束质量与波像差之间的关系

贺元兴; 穆佰利; 李建; 李伟

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.006

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高斯光束质量与波像差之间的关系

贺元兴 , 穆佰利 , 李建 , 李伟

文章导航 > 激光技术 > 2014 > 38(6): 747-752

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Citation:

高斯光束质量与波像差之间的关系

1.
中国人民解放军95859部队, 酒泉 735018

作者简介: 贺元兴(1984-),男,博士,工程师,现从事高能激光技术、精密光学测量技术等方面的研究。E-mail:yuanxing-he@163.com.

中图分类号:
TN012

Relationship between Gaussian beam quality and wavefront aberration

1.
95859 Unit, Chinese People's Liberation Army, Jiuquan 735018, China
CLC number:
TN012

摘要: 为了考察光阑截断时高斯光束质量与波像差之间的关系,采用高斯光束值作为截断高斯光束质量的评价参量,通过数值仿真的方法分析光学系统波像差对截断高斯光束质量的影响,给出了高斯光束值与波像差间的拟合关系。讨论了高斯光束质量与Kolmogoroff大气湍流强度间的关系,并给出了二者间的拟合公式。结果表明,该拟合公式的计算结果在相当广的湍流强度范围内与数值仿真结果较好吻合,这也进一步验证了高斯光束值与波像差拟合关系的正确性。
- 激光光学 /
- 高斯光束质量 /
- 衍射积分 /
- 波像差 /
- 大气湍流 /
- 泽尼克多项式
Abstract: In order to investigate the relationship between the truncated Gaussian beam and wavefront aberration, the parameter of Gaussian beam factor was proposed to evaluate the beam quality of the truncated Gaussian laser. The influence of wavefront aberration of optical system on Gaussian beam quality was analyzed by using numerical simulation method and the fitting relationship between Gaussian beam quality factor and wavefront aberration was given. As an example, the relationship between Gaussian beam quality and atmospheric turbulence strength with Kolmogoroff spectral was discussed and their fitting formula was given. The calculating results show that the fitted curve is in good agreement with the corresponding simulated data in a relatively wide range of turbulence strength, which further validate the correctness of the fitting formula between Gaussian beam factor and wavefront aberration.
- laser optics /
- Gaussian beam quality /
- diffraction integral /
- wavefront aberration /
- atmospheric turbulence /
- Zernike polynomials

[1]	SIEGMAN A E. New developments in laser resonators[C]//Optical Resonators. Los Angeles,USA:Proceedings of the International Society for Optical Engineering, 1990:2-14.
[2]	INTERNATIONALl ORGZNIZATION FOR STANDARDIZATION. 11146-1 Laser and laser-related equipment-test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios-part 1:Stigmatic and simple astigmatic beams[S].Geneva,Switzerland:ISO,2005:1-16.
[3]	SIEGMAN A E. How to (maybe) measure laser beam quality [J]. OSA Trends in Optics and Photonics Series, 1998, 17(2):184-199.
[4]	MARTINEZ-HERRERO R, MEJIAS P M. Second-order spatial characterization of hard-edge diffracted beams[J]. Optics Letters, 1993,18(19):1669-1671.
[5]	MARTINEZ-HERRERO R, MEJIAS P M, ARIAS M. Parametric characterization of coherent, lowest-order Gaussian beams propagation through hard-edged apertures[J]. Optics Letters, 1995, 20(2):124-126.
[6]	PARE C, BELANGER P A. Propagation law and quasi-invariance properties of the truncated second-order moment of a diffracted laser beam[J].Optics Communications,1996, 123(4): 679-693.
[7]	AMARANDE S, GIESEN A, HUGEL H. Propagation analysis of self-convergent beam width and characterization of hard-edge diffracted beams[J].Applied Optics, 2000,39(22):3914-3924.
[8]	LUO Sh R. Flat-topped beam characterization, simulation and intensity-moments-based laser beam quality. Chengdu: Sichuan University,2003:75-103(in Chinese).
[9]	HERLOSKI R. Strehl ratio for untruncated aberrated Gaussian beams[J].Journal of the Optical Society of America,1985, A2(7):1027-1030.
[10]	MAHAJAN V N. Strehl ratio of a Gaussian beam[J]. Journal of the Optical Society of America,2005, A22(9):1824-1833.
[11]	JI X L. Study on the propagation properties and beam control of high-power lasers with distortions[D].Chengdu: Sichuan University,2004:36-40(in Chinese).
[12]	XIAN H, JIANG W H. The relation between wavefront aberration and the beam quality factor [J]. Chinese Journal of Lasers, 1999, 26(5):415-419(in Chinese).
[13]	LI X Y, XIAN H, WANG Ch H, et al. Relationship between beam quality factor and wavefront error[J]. Chinese Journal of Lasers, 2005, 32(6):798-802(in Chinese).
[14]	JI J R, FENG Y. Advanced optics cource [M]. Beijing: Science Press, 2008:179-181(in Chinese)
[15]	NOLL R J. Zernike polynomials and atmospheric turbulence [J]. Journal of the Optical Society of America,1976, 66(3):207-211.
[16]	RODDIER N. Atmospheric wavefront simulation using Zernike polynomials[J].Optical Engineering,1990,29(10): 1174-1180.

[1]	郭福源 . 校正半导体激光束像散的波像差方法. 激光技术, 1998, 22(3): 172-176.
[2]	彭润伍 , 李乐 , 李亚捷 , 谢海情 , 唐立军 . 平顶高斯模式宽带激光通过光阑的光强分布. 激光技术, 2013, 37(6): 829-832. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.028
[3]	魏江 , 吴建宏 . 大口径拼接压缩光栅波像差研究. 激光技术, 2014, 38(2): 225-229. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.017
[4]	魏江 , 吴建宏 . 拼接压缩光栅波像差理论研究. 激光技术, 2011, 35(3): 348-351. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.03.016
[5]	赵琦 , 钟鸣 , 吕百达 . 大气激光束漂移的实验研究. 激光技术, 2010, 34(4): 532-534. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.04.027
[6]	张逸新 . 湍流大气中激光回波到达角起伏. 激光技术, 1997, 21(1): 25-29.
[7]	徐光勇 , 吴健 , 杨春平 , 何武光 , 韩勇 . 高斯光束在大气湍流中的数值模拟和光强起伏. 激光技术, 2008, 32(5): 548-550.
[8]	牛化恒 , 韩一平 . 大气湍流中贝塞尔-高斯涡旋光束传播性能分析. 激光技术, 2017, 41(3): 451-455. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.029
[9]	张逸新 , 陶纯堪 . 湍流大气中传输光波的波相位结构解析函数. 激光技术, 2004, 28(4): 337-339.
[10]	赵琦 , 郝红宇 , 樊红英 , 李建欣 , 蒋泽伟 , 肖星 . 部分相干cosh-Gaussian光束通过大气湍流后的聚焦特性. 激光技术, 2016, 40(5): 750-755. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.05.028
[11]	杨军 , 王慧 , 章曦 . 大气湍流对部分相干激光瑞利区间影响的研究. 激光技术, 2016, 40(3): 456-460. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.033
[12]	姜楠 , 李晓英 , 牛春晖 , 刘鑫 . 大气湍流对激光空间传输特性影响的实验研究. 激光技术, 2022, 46(5): 708-712. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.05.022
[13]	刘贺雄 , 周冰 , 贺宣 , 高宇辰 , 范磊 . APD对湍流大气中激光的双重随机探测过程. 激光技术, 2019, 43(4): 471-475. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.04.007
[14]	赵英俊 , 王江安 , 任席闯 , 王乐东 . 舰船激光通信中大气湍流对系统误比特率的影响. 激光技术, 2010, 34(2): 261-264. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.032
[15]	葛筱璐 , 冯晓星 , 范承玉 . 激光大气传输光波相位不连续性问题研究进展. 激光技术, 2012, 36(4): 485-489. doi: 10.3969/j.issn.1001-806.2012.04.012
[16]	吴志伟 . 锥台和轴棱锥系统产生的尺寸可调局域空心光束. 激光技术, 2014, 38(5): 655-659. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.017
[17]	张耀宁 , 程祖海 , 李锋 , 杜泽明 , 金元俊 . 大通光孔径气动窗口光学特性研究. 激光技术, 2000, 24(2): 78-81.
[18]	李蕾 , 臧景峰 . 双狭缝扫描法测量激光光束质量. 激光技术, 2015, 39(6): 845-849. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.024
[19]	王龙 , 沈学举 , 张维安 , 董红军 . 高斯光束的光谱传输特性分析. 激光技术, 2012, 36(5): 700-703. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.05.032
[20]	郑晖 , 林季鹏 , 史斐 , 戴殊韬 , 江雄 , 康治军 , 翁文 , 林文雄 . 倍频过程对激光光束质量及空间分布的影响. 激光技术, 2009, 33(1): 67-70.

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高斯光束质量与波像差之间的关系

作者简介: 贺元兴(1984-),男,博士,工程师,现从事高能激光技术、精密光学测量技术等方面的研究。E-mail:yuanxing-he@163.com

1. 中国人民解放军95859部队, 酒泉 735018

收稿日期: 2013-12-23
录用日期: 2014-01-08
网络出版日期: 2014-11-25

关键词:

摘要: 为了考察光阑截断时高斯光束质量与波像差之间的关系,采用高斯光束值作为截断高斯光束质量的评价参量,通过数值仿真的方法分析光学系统波像差对截断高斯光束质量的影响,给出了高斯光束值与波像差间的拟合关系。讨论了高斯光束质量与Kolmogoroff大气湍流强度间的关系,并给出了二者间的拟合公式。结果表明,该拟合公式的计算结果在相当广的湍流强度范围内与数值仿真结果较好吻合,这也进一步验证了高斯光束值与波像差拟合关系的正确性。