光學系統(tǒng)的孔徑遮攔比對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領域的前沿課題，如何確定激光光束通過光學元件后的復場分布是激光光學研究的主要問題。一些光學系統(tǒng)對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系統(tǒng)后的傳輸特性的不多。然而，對通過光學系統(tǒng)傳輸?shù)墓馐钠駪B(tài)做出實質性的分析與研究，將會有效地改良存在偏振效應問題的光學系統(tǒng)，其結果對控制光束的光學設計具有一定的借鑒和指導作用。本文討論了孔徑遮攔比對完全偏振的高斯-謝爾模型光束通過光闌傳輸后的光強和

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，基于復高斯函數(shù)展開法，推導出橢圓偏振的高斯-謝爾模型光束經過矩形光闌衍射后的交叉譜密度公式，結合斯托克斯矢量理論推導了橢圓偏振高斯-謝爾模型光束在接收平面的光強、偏振度及方位角和橢圓度的表達式。其次，數(shù)值分析了不同波長和不同孔徑遮攔比時，高斯-謝爾模型光束的光強隨傳輸距離的變化，以及在不同的孔徑遮攔比和不同衍射角時，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，在相干偏振統(tǒng)一理論的基礎上分析了偏振的高斯-謝爾模型光束經過硬邊光闌傳輸后在某一平面處光譜密度（即光強）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偏振度的影響。研究結果表明:
　　1)經過光闌后橢圓偏振的高斯-謝爾模型光束的光強在近場區(qū)受光闌衍射效應的影響較為明顯，光強的變化在近場區(qū)伴有震蕩現(xiàn)象，孔徑遮攔比越大震蕩越劇烈，且因波長的不同而異，相同孔徑遮攔比時，波長越大，光強在近場區(qū)變化越劇烈，在

4、遠離光闌的遠場區(qū)，隨著傳輸距離的增加，孔徑遮攔比光強和波長的影響不明顯。
　　2)經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區(qū)受光闌衍射效應的影響較為明顯，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，衍射角越大，偏振度、方位角和橢圓度的變化越劇烈，在遠場區(qū)，隨著傳輸距離的增大，孔徑遮攔比和衍射角對偏振度、方位角和橢圓度影響不顯著，曲線平穩(wěn)變化。