导读:本文包含了高斯光束方法论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:无线激光通信,大气湍流效应,大气光学参数,Gaussian光束
高斯光束方法论文文献综述
高超[1]（2018）在《湍流信道中高斯光束传输特性及光学参数估计方法研究》一文中研究指出无线激光通信是以激光波束作为信号载体、在非导波介质中实现高码率长距离信息交互的一种通信模式。它具有大信道容量、高传输码率、抗电磁干扰、反敌台窃听等诸多优越性。大气圈层无疑是无线激光通信系统必须面对的最错综复杂的非导波介质环境之一。大气圈层中含有衰落特性的大气湍流效应能够破坏激光波束的相干性,导致与光学性质密切相关的若干物理量偏离系统设计指标和有效工况条件,降低通信链路的性能。正确认识和全面把握激光波束在湍流随机场中的光场强度和波前相位等物理特征,是无线激光通信技术大规模工程应用的必要前提。因此,对大气湍流效应建立完善的理论模型以及对大气光学参数发展精准的测试技术显得尤为重要。本文以在大气圈层中传输的Gaussian光束为对象,围绕大气湍流效应与大气光学参数之间的非线性关系,先后从大气湍流效应理论模型和大气光学参数测试方法这两个层面出发,建立基于同一折射率功率谱的、具有更广适用度的数学模型,设计大气光学参数同步测试方案,解决基于光学模型法的大气光学参数测试结果一致性的科学问题。完成的主要工作如下所述。调制传递函数能够综合刻画光学系统成像图案的失真程度。既有模型一般只涉及平面波和球面波的情形。本文建立了Gaussian光束的调制传递函数模型。该模型适用于在非Kolmogorov湍流中内、外尺度的作用不可忽视的情形。借助复变函数、高等代数等数学知识推导得到了便于实际应用的简化表达式,分析了多个模型参数的改变对调制传递函数的影响规律,将平面波和球面波对应的调制传递函数特性推广到Gaussian光束的情形。光强闪烁是当发射天线处出射光束功率固定时,经过湍流信道后入射光束在接收天线处的强度围绕平均值上下波动的现象。既有模型通常未能综合考虑孔径平均效应和内外尺度的作用。本文建立了考虑孔径平均效应的光强闪烁指数模型,分析了多个模型参数的改变对光强闪烁指数的影响规律,发现了在孔径平均效应下光强闪烁指数对外尺度的变化没有对内尺度的变化敏感的现象,讨论了在孔径平均效应下光强闪烁对无线激光通信系统接收性能的影响。光束漂移是当光束传播经过湍流信道后,成像光斑重心在接收天线所处平面内、以肉眼可见的频率紊乱跳动的现象。光斑扩展是与真空传输相比,经过湍流信道的光束成像光斑面积在接收天线所处平面内扩大和展宽的现象。既有模型习惯采用几何光学近似方法,而没有分析引入的误差情况。本文分别建立了独立于几何光学近似方法的漂移方差模型和长期扩展半径模型,分析了多个模型参数的改变对漂移方差和长期扩展半径的影响规律,对比了基于几何光学近似方法的漂移方差和长期扩展半径,发现了幂律指数与由几何光学近似方法引入的误差之间的联系,归纳了在非Kolmogorov湍流中几何光学近似方法的适用性条件。到达角是畸变波前相位包络法线与无畸变波前相位包络法线的夹角。既有模型一般只涉及平面波和球面波的情形。本文提出了在弱起伏条件下考虑孔径平均效应的Gaussian光束的到达角起伏方差启发式模型。该模型认为在一定条件下Gaussian光束的到达角起伏方差可以用平面波和球面波的到达角起伏方差的线性组合来表达。利用相位屏等手段验证了该模型的合理性,分析了多个模型参数的改变对到达角起伏方差的影响规律,发现了Gaussian光束的到达角起伏方差对内尺度的变化没有对外尺度的变化敏感的现象。在采用光学模型法对整条链路的等效大气光学参数进行测试时,对于同一大气光学参数而言,基于不同大气湍流效应的测试方法可能得到存在显着差异的结果,不利于无线激光通信信道的标定。本文提出了一种根据多个大气湍流效应测试值并行反演多个大气光学参数的方法。该方法充分利用本文建立的、基于同一折射率功率谱的理论模型,从数学的角度将基于光学模型法的多个大气光学参数同步测试转化为对偶的优化问题。结合本文改进的、具有更高收敛阶数的群智能优化算法实现了该问题的求解,分别利用仿真数据和实测数据验证了该测试方法的可行性和有效性,保证了基于光学模型法的多个大气光学参数同步测试结果的一致性。本文的研究成果已在非导波介质信道分析仪的实际应用中体现独特优势,在毫米波&红外光综合无线收发机的研制过程中提供重要依据。(本文来源于《电子科技大学》期刊2018-09-26）
张爽,秦华,杨开,刘珍[2]（2017）在《高斯光束整形非球面透镜的粒子群优化设计方法》一文中研究指出提出了一种设计激光光束整形系统的新方法——粒子群优化算法。根据能量守恒定律,推导出光束整形系统中任意光线与入射面和出射面交点坐标之间的变换关系,并把用此变换关系得到的光线与出射面的交点坐标作为目标值。把追迹光线在输出面上的交点坐标与目标值差的绝对值作为光束整形系统的能量分布变换评价函数,把出射光线方向矢量的y分量绝对值作为准直评价函数,并将能量分布变换评价函数与准直评价函数的和作为光束整形变换系统的总评价函数,依此函数作为粒子群算法中的适应度函数,对适应度函数进行极小值操作,便可得到了一个既能把光强高斯分布转换为光强均匀分布,又能近似实现光束重新准直的非球面整形透镜系统。用这种方法设计了一个单非球面凹平透镜,可以把光强高斯分布、光斑半径30 mm的红光激光光束整形为光强均匀分布、光斑半径为36 mm的平顶光束,且准直出射。证明这种设计方法简单有效。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2017年12期）
雷健[3]（2017）在《基于腔内增益和损耗分布产生特定高斯光束的方法研究》一文中研究指出高斯光束是激光光学的基础光束,也是应用最多的一类光束,其应用已经深入到了各行各业。近年来,随着社会的进步和科技的发展,高斯光束由于具有独特的光学特性,得到了越来越多的关注和研究,在微粒操控,显微成像,材料加工和自由空间通信等领域发挥了越来越大的作用,其前景被普遍看好,具有一定的科研价值和社会意义。而研究高斯光束的基础和关键之一在于如何获得高质量的高斯光束。LD端面泵浦固体激光器具有泵浦效率高、输出光束质量好和输出稳定等优点,得到了持续而深入的研究,是常见的产生高质量高斯光束的激光器。本文从经典的横模选择理论出发,在LD端面泵浦激光器中对高斯光束的产生展开了一系列的研究。本文首先介绍了高斯光束在各领域中的应用,分析了各种产生高斯光束的方法,并基于国内外的相关研究,提出了一种在LD端面泵浦固体激光器中产生高质量高斯光束的方法,该方法的理论基础是经典的横模选择理论。然后从非均匀介质的耦合效应出发,对高斯光束的形成进行了研究,并用矩阵计算的方式对稳定腔的振荡模式进行了计算。最后在非均匀介质耦合效应的基础上,结合菲涅耳-基尔霍夫衍射积分提出了一种在谐振腔内产生相干多模的方法。本文的研究内容由以下几部分组成:(1)在角谱衍射理论的基础上,建立了一个普遍适用的LD端面泵浦固体激光器模型。在该模型中,谐振腔内的光学元件被看作是具有一定复振幅透过率的薄透镜。给出了谐振腔腔镜和LD泵浦下增益介质的透过率分布,用平面波的线性迭加表示腔内往返传播的激光场,用角谱衍射理论计算激光场的传播,我们称这种模拟方法为角谱计算。角谱计算同时考虑了激光场的振幅和相位变化,能够很好地再现激光在谐振腔内的传播过程。(2)基于横模选择理论,从IG光束的光强分布出发,提出了一个在LD端面泵浦固体激光器内产生特定IG光束的方法。IG光束存在若干条光强为零的节线,这些节线呈椭圆形或双曲线形,将IG光束分割成了多个小光斑。在谐振腔内插入一个光阑,光阑上放置若干条具有一定宽度的不透光细线,细线的形状和位置与想要激发的目标IG光束的节线分布相匹配,当激光束通过该光阑时,目标IG光束几乎不受影响,非目标模式则会受到由细线带来的巨大损耗,从而形成目标模式的单模振荡。我们称这种方法为“损耗控制”。在LD端面泵浦固体激光器模型中模拟得到了多个纯度系数在90%以上的IG光束。(3)研究了谐振腔内非均匀介质耦合效应对激光的影响,并提出了一种计算稳定腔内振荡模式的矩阵算法。“损耗控制”光阑的复振幅透过率呈不均匀分布,是一个非均匀介质。介绍了非均匀介质的耦合效应,并在此基础上用矩阵计算的方式对稳定腔的振荡模式进行了计算。给出了LD端面泵浦固体激光器的矩阵模型,对“损耗控制”下IG光束的形成进行了计算,得到了纯度系数在90%以上的IG光束。(4)从非均匀介质耦合效应出发,对稳定腔内激光束的形成进行了解释。在增益介质以及“损耗控制”光阑的耦合作用下,理想横模分量之间发生能量和相位交换,多次耦合后,它们的能量和相位达到动态平衡,并最终迭加形成特定的激光束。该解释加深了我们对激光束形成的理解,有利于产生高质量的高斯光束。(5)在非均匀介质耦合效应的基础上,结合菲涅耳-基尔霍夫衍射积分,提出了一种在谐振腔内产生相干多模的方法。IG光束是多个理想HG光束的线性迭加,在非均匀介质耦合效应的作用下,这些HG分量之间的振幅比例和相位关系保持不变,是相干的。由此可以想到,如果能够实现多个理想模式之间的相干,就有可能在谐振腔内产生这些模式的相干迭加,我们称相干迭加的激光模式为相干多模。详细介绍了用非均匀介质产生相干多模的原理,并用反射式的纯相位SLM作为反射镜建立了一个LD端面泵浦固体激光器模型,模拟得到了多个相干多模的输出。(本文来源于《华中科技大学》期刊2017-11-01）
汪慧超[4]（2016）在《基于空间光调制器的涡旋光束及因斯高斯光束产生方法研究》一文中研究指出涡旋光束具有暗中空,相位波前呈螺旋状以及在传输过程中轨道角动量不变的特性,这些特性使得此类光束在光学微操纵、原子光学、材料科学、信息传输、生物医学等众多领域有着越来越广泛的应用。因斯高斯模式是近些年来兴起的一种模式,因其形成了傍轴波动方程在椭圆柱坐标系下的基矢量,从而可以表示自由空间的光束而逐渐成为研究热点之一。然而如何高效的获得高纯度的涡旋光束和因斯高斯光束一直是研究的难点和热点之一。本论文基于二进制全息图法,通过对涡旋光束和因斯高斯光束模拟图的调制,形成了可用于空间光调制器的产生涡旋光束和因斯高斯光束的二进制全息图,而后设计了基于4f系统和空间光调制器的实验装置,实验输出了涡旋光束和因斯高斯模式。此外,还完成了对于涡旋光束的性质测量和双缝检测,并对检测结果做了相应的分析。此套产生装置搭建及操作较为简便,且可实现动态可控的光束输出,对于高效的产生高质量涡旋光束以及因斯高斯模式都有重要意义。本论文的主要创新点为:(1)基于空间光调制器的拉盖尔高斯光束产生装置理论分析及实验输出系统研究。(2)基于空间光调制器的因斯高斯光束产生装置理论分析及实验探究。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-01）
李雄杰[5]（2015）在《基于非线性频率上转换的高斯光束调制方法研究》一文中研究指出量子网络信息处理基站需要同时处理多个波段的光子信息,而在传输过程中通常却选择在光纤中传播低损耗的近红外光,因而在量子网络中需要一种可以处理频率转换同时量子特性可以得到保持的技术,这就是非线性频率上转换技术。非线性频率上转换技术在红外探测、地对星通信、量子保密通信、光谱测量等方面的应用使其备受关注,采用高斯脉冲或者高斯光束的上转换可以有效提高上转换效率和降低暗计数,因而大多数频率上转换方案采用了横截面为高斯分布的高斯光束或者时域上为高斯分布的高斯脉冲光束。尽管高斯光束或者高斯脉冲相关的频率上转换实验进展常有报导,但是对于高斯光束或者高斯脉冲参与的上转换过程中的量子传递特性和光子数统计特性理论仍然有待完善,同时对于不同泵浦强度以及不同束腰等情况下的高斯光束调制方法还有待深入探究。本文在弱光非线性频率上转换的理论基础上开展了高斯脉冲光的转换效率变化和转换光子数比率变化分析以及时域同步的高斯脉冲量子特性保持特性分析、高斯光束以及拉盖尔-高斯光束的调制方法的研究。围绕不同强度、不同束腰、不同形状下的高斯脉冲光和高斯光束的频率上转换进行理论计算模拟,这对基于高斯光束频率转换的量子网络的构建和应用具有重要的参考价值。本文的主要研究内容和创新点如下：首先,我们基于弱光非线性频率上转换理论研究了高斯泵浦脉冲强度与转换效率时域上分布的关系,模拟计算了不同强度脉冲泵浦条件下的上转换过程的转换效率曲线,结果表明随泵浦光强的增强转换效率呈现周期性振荡变化。其次,我们基于量子叁波耦合方程探讨了信号光和泵浦光时域上分别为连续相干光场和高斯脉冲相干光场时的非线性频率上转换过程中的光子数量子统计分布的保持和传递特性。模拟结果脉冲模式的非线性频率上转换过程可以传递和保持入射的信号光子的光子数量子统计分布特性。第叁,我们提出一种有效的高斯光束调制方法,通过直接调节频率上转换过程中的泵浦光强度来快速实现。我们基于弱光频率上转换理论模拟计算了高斯光束的横截面转换效率和上转换光子数比率,同时我们也模拟了在不同泵浦束腰下的转换光子数比率,基于这些模拟结果,我们总结了基于上转换的高斯光束调制方法以及潜在的应用。最后,我们在上述基础上模拟了拉盖尔-高斯光的频率上转换,并和实验结果进行了对比,我们的理论模拟结果和实验结果完全符合。我们的结果对于探究弱光非线性作用过程和发展新型量子上转换器件和基于频率转换的量子操控器件有重要的参考意义(本文来源于《华东师范大学》期刊2015-05-20）
苏婷燕,顾菊观,曹佳妍,杜琴画,胡凯[6]（2013）在《标准和优美厄米-高斯光束通过圆环孔衍射的计算方法比较》一文中研究指出应用柯林斯公式和硬边光阑的窗口函数拓展为有限复高斯函数和的方法,得到标准厄米-高斯光束和优美厄米-高斯光束通过带硬边光阑光系统学的衍射场分布的近似解析式。模拟结果表明积分计算和数值计算所得结果符合较好,两种方法各有优缺点。(本文来源于《广西物理》期刊2013年04期）
陈泽军,马军山,刘长青,邵晓丽,董祥美[7]（2013）在《外腔式氦氖激光器的因斯高斯光束产生方法》一文中研究指出提出了一种从外腔式氦氖激光器平凹谐振腔腔内产生光强分布具有椭圆对称性的因斯高斯光束(InceGaussian Beams,IGBs)的方法。利用3.5mm大毛细管直径的放电管,通过轻微调节放电管俯仰角和球面反射镜来打破谐振腔的对称性,可得到丰富的高斯模式和较好的IGBs光场分布图,与理论计算图对比具有较好的一致性。(本文来源于《光学技术》期刊2013年06期）
吴忠俊,吴昊,杨顶辉[8]（2013）在《求解高频弹性波方程的欧式高斯光束方法》一文中研究指出弹性波方程是描述地震波传播的基本模型之一,在油气矿产勘探和地球内部结构研究等方面具有广泛应用。在弹性波方程及其初值条件中,无量纲化的参数ε是地震波波长λ与模拟区域参数L的比值,(本文来源于《中国地球物理2013——第二十二专题论文集》期刊2013-10-13）
范婷,李金平,王锐[9]（2013）在《利用叁种方法计算腔内插入透明介质对激光高斯光束聚焦的影响》一文中研究指出利用高斯光束的ABCD定律、q参数定义及高斯光束的表征和介质传输矩阵叁种方法,计算得出腔内插入折射率为η的透明介质,不改变高斯光束聚焦后的腰斑大小,只改变焦斑位置,且插入的透明介质相当于长度为D/η的真空。(本文来源于《物理通报》期刊2013年07期）
杨平,顾菊观,张亚萍,陈小燕,沈曼辰[10]（2011）在《厄米-高斯光束通过圆孔衍射的两种计算方法比较》一文中研究指出应用Collins公式和硬边圆孔函数拓展为有限复高斯函数和的方法,推导出厄米-高斯(Hermite-Gaussian)光束通过圆孔的衍射场分布的近似解析公式.模拟结果表明使用该解析公式所得结果和直接对Collins公式进行数值计算的结果符合较好,并讨论两种方法的差异性以及各自的优缺点.(本文来源于《物理与工程》期刊2011年05期）
高斯光束方法论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
提出了一种设计激光光束整形系统的新方法——粒子群优化算法。根据能量守恒定律,推导出光束整形系统中任意光线与入射面和出射面交点坐标之间的变换关系,并把用此变换关系得到的光线与出射面的交点坐标作为目标值。把追迹光线在输出面上的交点坐标与目标值差的绝对值作为光束整形系统的能量分布变换评价函数,把出射光线方向矢量的y分量绝对值作为准直评价函数,并将能量分布变换评价函数与准直评价函数的和作为光束整形变换系统的总评价函数,依此函数作为粒子群算法中的适应度函数,对适应度函数进行极小值操作,便可得到了一个既能把光强高斯分布转换为光强均匀分布,又能近似实现光束重新准直的非球面整形透镜系统。用这种方法设计了一个单非球面凹平透镜,可以把光强高斯分布、光斑半径30 mm的红光激光光束整形为光强均匀分布、光斑半径为36 mm的平顶光束,且准直出射。证明这种设计方法简单有效。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
高斯光束方法论文参考文献
[1].高超.湍流信道中高斯光束传输特性及光学参数估计方法研究[D].电子科技大学.2018
[2].张爽,秦华,杨开,刘珍.高斯光束整形非球面透镜的粒子群优化设计方法[J].红外与激光工程.2017
[3].雷健.基于腔内增益和损耗分布产生特定高斯光束的方法研究[D].华中科技大学.2017
[4].汪慧超.基于空间光调制器的涡旋光束及因斯高斯光束产生方法研究[D].华中科技大学.2016
[5].李雄杰.基于非线性频率上转换的高斯光束调制方法研究[D].华东师范大学.2015
[6].苏婷燕,顾菊观,曹佳妍,杜琴画,胡凯.标准和优美厄米-高斯光束通过圆环孔衍射的计算方法比较[J].广西物理.2013
[7].陈泽军,马军山,刘长青,邵晓丽,董祥美.外腔式氦氖激光器的因斯高斯光束产生方法[J].光学技术.2013
[8].吴忠俊,吴昊,杨顶辉.求解高频弹性波方程的欧式高斯光束方法[C].中国地球物理2013——第二十二专题论文集.2013
[9].范婷,李金平,王锐.利用叁种方法计算腔内插入透明介质对激光高斯光束聚焦的影响[J].物理通报.2013
[10].杨平,顾菊观,张亚萍,陈小燕,沈曼辰.厄米-高斯光束通过圆孔衍射的两种计算方法比较[J].物理与工程.2011
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