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光束在含光闌的球差分數傅里葉變換系統(tǒng)中的傳輸

發(fā)布時間:2020-04-25 10:36
【摘要】:分數傅里葉變換是一種廣義的傅里葉變換,它主要涉及光的傳播、光的成像、圖像處理以及光信息處理。由于透鏡中普遍存在球差和光闌效應,討論透鏡光闌和透鏡球差對光束分數傅里葉變換的影響規(guī)律可以為實際光學系統(tǒng)設計、光束控制、光束獲取提供理論參考。本文以LohmannⅠ型光學系統(tǒng)來實現(xiàn)光束的分數傅里葉變換,運用柯林斯公式詳細研究了光束通過含透鏡光闌和透鏡球差的分數傅里葉變換光學系統(tǒng)的傳輸特性。主要工作如下:1、含透鏡光闌和透鏡球差的分數傅里葉變換光學系統(tǒng)中,Bessel光束的傳輸特性研究。首先將Bessel光束在理想分數傅里葉變換光學系統(tǒng)以及含透鏡光闌的分數傅里葉變換光學系統(tǒng)中的傳輸作為特例,討論輸出光強隨變換階數的變化規(guī)律以及不同光闌下傳統(tǒng)傅里葉變換面的光強分布,研究發(fā)現(xiàn),分數傅里葉系統(tǒng)為理想光學系統(tǒng)時,輸出光束仍舊為Bessel光束;系統(tǒng)含有光闌時,選取適當的光闌尺寸,可以在傅里葉變換面獲得高質量的空心光束。接著,進一步研究了透鏡光闌和球差對輸出光束的橫向光強和軸上光強的影響規(guī)律,研究表明,除傳統(tǒng)傅里葉變換面外,其它輸出面下,正球差、負球差對輸出光強的影響效果不同,部分正球差下可獲得比無球差下光束質量更高的輸出光束。最終影響輸出光束分布的主要因素由光闌尺寸的大小決定,透鏡光闌尺寸較小時,輸出光束主要受透鏡光闌的影響,透鏡光闌尺寸達到一定數值后,輸出光束主要受透鏡球差影響。2、含透鏡光闌和透鏡球差的分數傅里葉變換光學系統(tǒng)中,余弦高斯光束的傳輸特性研究。討論了理想系統(tǒng)中光強分布隨變換階數的變化規(guī)律以及系統(tǒng)只含光闌時光強隨變換階數的變化周期。討論了系統(tǒng)同時含透鏡光闌和透鏡球差時,正球差、負球差對輸出光束的影響規(guī)律,輸出光強隨變換階數的變化周期,光束的調制參數、透鏡光闌以及透鏡球差對軸上光強的影響規(guī)律。研究表明,理想光學系統(tǒng)中在傳統(tǒng)傅里葉變換面可以獲得雙曲余弦高斯光束。系統(tǒng)只含透鏡光闌或同時含透鏡光闌和透鏡球差時,光強分布隨變換階數的變化周期為4。且在含光闌的球差分數傅里葉中,正球差、負球差的影響效果不一致,部分正球差下可獲得質量更好的輸出光束;光束的調制參數越小,透鏡球差對光強的影響越大。本文首次討論光束通過含透鏡光闌和透鏡球差的分數傅里葉變換系統(tǒng)后的傳輸特性。
【圖文】:

分數傅里葉變換,光學系統(tǒng),級聯(lián)系統(tǒng),碩士論文


四川師范大學碩士論文1P2P1P2P/sin 1f f 0 0 0E x ,y 從1P 面入射,在2P 面獲得輸出光束 E x ,y ,即入射光束的 p 階 F1f 為標準焦距,旋轉角度2p 。透鏡焦距 f 以及距離d 由1f 和 p 決定,在的級聯(lián)系統(tǒng)中,每一級的1f 相等,不同 p 下,系統(tǒng)中 f 和d 隨之改變,,從而在實現(xiàn)光束不同階數的 FRFT。在理想情況下,Lohmann I 和 Lohmann II 是等價學系統(tǒng)。

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分數傅里葉變換的光學系統(tǒng)。(a) Lohmann I/tan(/2)1f f 1P(a)2P/2)tan(/2)1d f 1研究光束在 Lohmann I 型 FRFT 光學系鏡尺寸是有限的,需要考慮到透鏡的光們可以認為透鏡尺寸是無限大,而透光闌,如圖 2.2 即為含光闌的 Lohman1P2P/sin 1f fZ
【學位授予單位】:四川師范大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2018
【分類號】:O438.2

【參考文獻】

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2 陳森會;張廷蓉;黃永超;宋宏遠;張偉林;李艷桃;;高斯-謝爾模型光束在有色差的分數傅里葉變換系統(tǒng)中的光譜特性[J];光學學報;2011年01期

3 陳森會;張廷蓉;宋宏遠;黃永超;;偏心橢圓空心光束通過有光闌的分數傅里葉變換系統(tǒng)的傳輸特性[J];四川師范大學學報(自然科學版);2010年04期

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本文編號:2640149

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