硬边光阑光学计算方法的比较研究

刘永欣; 季小玲; 吕百达

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硬边光阑光学计算方法的比较研究

刘永欣 , 季小玲 , 吕百达

文章导航 > 激光技术 > 2004 > 28(6): 652-654

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Citation:

硬边光阑光学计算方法的比较研究

1.
四川大学, 激光物理与化学研究所, 成都, 610064;
2.
华中科技大学, 激光技术国家重点实验室, 武汉, 430074

作者简介: 刘永欣(1979- ),女,硕士研究生,从事激光光束传输变换方面的研究工作.E-mail:niceyongxin@sina.com.

基金项目:
国家高技术八六三计划资助项目(2002AA845032)
中图分类号: O435

Comparative study of simulation algorithm for hard-edge optics

1.
Institute of Laser Physics and Chemistry, Sichuan Universiyty, Chengdu 610064, China;
2.
National Laboratory of Laser Technology, HUST, Wuhan 430074, China
CLC number: O435

摘要: 对通过硬边光阑光学系统光束传输问题的直接数值积分法、复高斯函数展开法、矩阵法和光束模式展开法作了比较研究。研究表明,直接数值积分应用范围广泛,但随着光阑数的增加,它变得既烦琐又耗时。复高斯函数展开法为快速模拟硬边衍射光束在菲涅耳区和夫琅和费区的传输提供了一个有用方法,只是在很近的场存在着显著的计算误差。矩阵法能用于菲涅耳区和夫琅和费区,但只适用于旋转对称的光学系统与光束。光束模式展开法可用于近似计算远场的弱截断光束。
- 激光光学 /
- 硬边光阑光学 /
- 复高斯函数展开法 /
- 矩阵法 /
- 光束模式展开法
Abstract: The direct numerical integration,the complex-Gaussian-function expansion,the matrix approach and the beam mode expansion used to simulate beam propagation through optical systems containing hard-edged apertures are compared. It is shown that the direct numerical integration is a widely applicable method,but is very cumbersome and time-consuming as the number of ape rtures increases. The complex-Gaussian-function expansion provides a useful method for fast simulating the hard-edged diffracted beam propagation in the Fresnel and Fraunhofer regions,and obvious calculation errors exist only in the extreme near field. The matrix representation is applicable to the hard-edged diffracted beam propagation in both Fresnel and Fraunhofer regions,but holds only for rotationally symmetrical optical systems and beams. The beam expansion method is suited to approximate the weakly truncated beams in the far field.
- laser optics /
- hard-edge optics /
- complex-Gaussian function expansion /
- matrix approach /
- beam mode expansion

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硬边光阑光学计算方法的比较研究

作者简介: 刘永欣(1979- ),女,硕士研究生,从事激光光束传输变换方面的研究工作.E-mail:niceyongxin@sina.com

1. 四川大学, 激光物理与化学研究所, 成都, 610064;
2. 华中科技大学, 激光技术国家重点实验室, 武汉, 430074

收稿日期: 2003-11-20
录用日期: 2003-12-26
网络出版日期: 2004-11-25

基金项目: 国家高技术八六三计划资助项目(2002AA845032)

关键词:

摘要: 对通过硬边光阑光学系统光束传输问题的直接数值积分法、复高斯函数展开法、矩阵法和光束模式展开法作了比较研究。研究表明,直接数值积分应用范围广泛,但随着光阑数的增加,它变得既烦琐又耗时。复高斯函数展开法为快速模拟硬边衍射光束在菲涅耳区和夫琅和费区的传输提供了一个有用方法,只是在很近的场存在着显著的计算误差。矩阵法能用于菲涅耳区和夫琅和费区,但只适用于旋转对称的光学系统与光束。光束模式展开法可用于近似计算远场的弱截断光束。