光學(xué)系統(tǒng)的孔徑遮攔比對(duì)偏振光束傳輸特性的影響.pdf

1、激光光束的傳輸與變換是光學(xué)領(lǐng)域的前沿課題，如何確定激光光束通過光學(xué)元件后的復(fù)場(chǎng)分布是激光光學(xué)研究的主要問題。一些光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光束的偏振特性有較高的要求，但是到目前為止，研究完全偏振光通過光學(xué)系統(tǒng)后的傳輸特性的不多。然而，對(duì)通過光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓馐钠駪B(tài)做出實(shí)質(zhì)性的分析與研究，將會(huì)有效地改良存在偏振效應(yīng)問題的光學(xué)系統(tǒng)，其結(jié)果對(duì)控制光束的光學(xué)設(shè)計(jì)具有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。本文討論了孔徑遮攔比對(duì)完全偏振的高斯-謝爾模型光束通過光闌傳輸后的光強(qiáng)和

2、偏振特性的影響。
　　首先，根據(jù)廣義惠更斯-菲涅爾原理或Collins公式，基于復(fù)高斯函數(shù)展開法，推導(dǎo)出橢圓偏振的高斯-謝爾模型光束經(jīng)過矩形光闌衍射后的交叉譜密度公式，結(jié)合斯托克斯矢量理論推導(dǎo)了橢圓偏振高斯-謝爾模型光束在接收平面的光強(qiáng)、偏振度及方位角和橢圓度的表達(dá)式。其次，數(shù)值分析了不同波長(zhǎng)和不同孔徑遮攔比時(shí)，高斯-謝爾模型光束的光強(qiáng)隨傳輸距離的變化，以及在不同的孔徑遮攔比和不同衍射角時(shí)，高斯-謝爾模型光束偏振度及方位角和橢圓度

3、隨傳輸距離的變化。同時(shí)，在相干偏振統(tǒng)一理論的基礎(chǔ)上分析了偏振的高斯-謝爾模型光束經(jīng)過硬邊光闌傳輸后在某一平面處光譜密度（即光強(qiáng)）和偏振度的變化以及光闌的孔徑遮攔比和光束的起始相干度對(duì)偏振度的影響。研究結(jié)果表明:
　　1)經(jīng)過光闌后橢圓偏振的高斯-謝爾模型光束的光強(qiáng)在近場(chǎng)區(qū)受光闌衍射效應(yīng)的影響較為明顯，光強(qiáng)的變化在近場(chǎng)區(qū)伴有震蕩現(xiàn)象，孔徑遮攔比越大震蕩越劇烈，且因波長(zhǎng)的不同而異，相同孔徑遮攔比時(shí)，波長(zhǎng)越大，光強(qiáng)在近場(chǎng)區(qū)變化越劇烈，在

4、遠(yuǎn)離光闌的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，隨著傳輸距離的增加，孔徑遮攔比光強(qiáng)和波長(zhǎng)的影響不明顯。
　　2)經(jīng)過光闌后橢圓偏振的高斯-謝爾模型光束的偏振特性在近場(chǎng)區(qū)受光闌衍射效應(yīng)的影響較為明顯，曲線都伴有震蕩現(xiàn)象，孔徑遮攔比越大，震蕩越明顯，偏振度、方位角和橢圓度變化越大，且因衍射角的不同而異，相同孔徑遮攔比時(shí)，衍射角越大，偏振度、方位角和橢圓度的變化越劇烈，在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，隨著傳輸距離的增大，孔徑遮攔比和衍射角對(duì)偏振度、方位角和橢圓度影響不顯著，曲線平穩(wěn)變化。