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衍射光学元件激光谐振腔研究及其应用

作　者: 陆璇辉
导　师: 何赛灵
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 激光谐振腔衍射光学元件衍射光束矩阵本征值空心光束激光光束高斯光束分析和设计原理和方法描述方法
分类号: TN243
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

本论文主要包括三个部分共八章，除第一章绪论和第八章总结外，主要内容如下：第一部分(第二、三、四章)主要讨论和分析了决定激光光束的输出特性和光束参量的激光谐振腔，阐述和建立了矩阵本征值方法分析和设计激光谐振腔的系统理论。矩阵本征值方法可以较方便地同时求出多个腔模的场分布，损耗等；也可以根据目标函数定制腔镜。第二部分(第五章)提出了低衍射光束的概念，简述了实现低衍射光束原理和方法；通过腔内放置衍射元件的方法实现了低衍射光束的输出；并对这种光束进行了理论和实验研究，理论模型结果和实验结果很好地吻合。发现了低衍射光束比高斯光束在激光消融聚合物材料上具有显著的优点。第三部分(第六、七章)根据矩阵本征值方法分析和设计空心激光光束。在理论上对空心光束进行了分析，并研制了能产生空心光束的衍射光学元件，将其插入激光谐振腔内，实现了空心激光光束。首次提出了对不同空心光束的描述方法，即“高阶贝塞耳-高斯光束”和“空心高斯光束”，分别对上述两种空心光束的传输特性和聚焦特性进行了详细的理论分析和实验研究。本文的重点是：阐述了利用矩阵本征值方法分析和设计激光谐振腔的系统理论；简述了产生和实现低衍射光束的原理和方法，实验发现了低衍射光束比高斯光束所具有的独特性能；理论设计和研制了衍射光学元件，并通过实验获得空心激光光束，提出了对不同空心光束的描述方法。

全文目录

中文摘要  12-13
英文摘要  13-15
第一章绪论  15-22
  §1．1 引言  15
  §1．2 国内外研究概况  15-17
  §1．3 本论文研究的主要内容和意义  17-19
  参考文献  19-22
第二章光学谐振腔的衍射理论基础  22-28
  §2．1 光的衍射理论  22-24
    §2．1．1 衍射理论的数学表述  23-24
  §2．2 谐振腔场分布的数学描述  24-27
    §2．2．1 腔镜相同的情况  24-25
    §2．2．2 腔镜为轴对称情况  25-27
  参考文献  27-28
第三章光学谐振腔的矩阵本征值方法  28-33
  §3．1 光学谐振腔积分方程的数学求解方法  28-29
  §3．2 求解复合积分方法  29-30
  §3．3 谐振腔积分方程的矩阵化求解  30-32
  参考文献  32-33
第四章利用衍射元件实现模式选择的计算和分析  33-44
  §4．1 DMSM的理论分析  33-35
  §4．2 计算方法  35-36
  §4．3 结果和讨论  36-43
  §4．4 结论  43
  参考文献  43-44
第五章低衍射光束的实现和应用  44-65
  §5．1 低衍射激光光束的产生原理和方法  44-46
  §5．2 低衍射激光光束的特点  46-48
  §5．3 预测打孔特性的理论模式  48-49
  §5．4 实验研究  49-59
    §5．4．1 光束性质  50-52
    §5．4．2 理论和实验结果比较和讨论分析  52-55
    §5．4．3 参数讨论  55-59
    §5．4．4 刻槽  59
  §5．5 结论  59-61
  附录A  61-63
  参考文献  63-65
第六章空心激光束的实现和实验研究  65-74
  §6．1 衍射光学元件腔的理论设计和分析  66-71
  §6．2 实验研究和讨论  71-72
  §6．3 结论  72-73
  参考文献  73-74
第七章空心激光光束的描述和特性研究  74-93
  §7．1 高阶贝塞耳—高斯光束传输特性和聚焦特性  74-81
    §7．1．1 高阶贝塞耳—高斯模式  74-76
    §7．1．2 高阶贝塞耳—高斯光束的传输和聚焦特性  76-77
    §7．1．3 结果和讨论  77-81
  §7．2 空心高斯光束的定义及其传输特性  81-91
    §7．2．1 空心高斯光束的定义  81-84
    §7．2．2 空心高斯光束的实现  84-86
    §7．2．3 空心高斯光束的传输和聚焦特性  86-91
  §7．3 结论  91
  参考文献  91-93
第八章结束语  93-95
附录B：攻博期间发表的相关研究论文目录  95

衍射光学元件激光谐振腔研究及其应用

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