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内容简介

　　《高阶洛伦兹-高斯光束的研究》在直角坐标系中构建了一类高阶洛伦兹高斯光束的正交完备解，用于表征半导体激光器产生的高阶模所对应的远场大角度激光束。分析了高阶洛伦兹-高斯光束经傍轴ABCD光学系统的传输、在湍流大气中的传输、分数傅里叶变换和维格纳分布函数，给出了傍轴条件下的光束传输因子和峭度参数；考察了非傍轴条件下高阶洛伦兹-高斯光束的传输，分析了高阶洛伦兹高斯光束傍轴近似的有效极限；从矢量结构角度衡量了高阶洛伦兹高斯光束的远场特性。拓展至部分相干情形，研究了部分相干高阶洛伦兹高斯光束所对应的互相干函数经傍轴实ABCD光学系统的传输，导出了部分相干条件下的光束传输因子。拓展至涡旋情形，研究了涡旋洛伦兹高斯光束经傍轴ABCD光学系统的传输、分数傅里叶变换和在垂直于光轴的单轴晶体中的非傍轴传输，分析了拓扑电荷数对强度分布、相位分布和轨道角动量密度分布的影响，考量了晶体效应对涡旋洛伦兹高斯光束传输的影响。系统全面地揭示和掌握了高阶洛伦兹-高斯光束的特性，表明高阶洛伦兹-高斯光束较厄米高斯光束更适合表征高功率半导体激光器所产生的高阶模大角度激光束。
　　《高阶洛伦兹-高斯光束的研究》适合物理学、光学工程及相关专业研究生和高年级本科生参考，也可供有关科研工作者学习参考。

内页插图

目录

前言
第1章 绪论
1．1 研究背景
1．2 研究内容

第2章 高阶洛伦兹-高斯光束的构建与传输
2．1 高阶洛伦兹-高斯光束的构建
2．2 高阶洛伦兹-高斯光束经傍轴ABCD光学系统的传输
2．3 高阶洛伦兹高斯光束的傍轴光束传输因子
2．4 高阶洛伦兹高斯光束经傍轴实ABCD光学系统的峭度参数

第3章 高阶洛伦兹-高斯光束的分数傅里叶变换
3．1 洛伦兹-高斯光束的分数傅里叶变换
3．2 HLG11光束的分数傅里叶变换

第4章 高阶洛伦兹-高斯光束的维格纳分布函数
4．1 洛伦兹-高斯光束经傍轴ABCD光学系统的维格纳分布函数
4．2 HLG11光束经傍轴ABCD光学系统的维格纳分布函数

第5章 高阶洛伦兹-高斯光束的远场矢量结构
5．1 洛伦兹-高斯光束的远场矢量结构
5．2 HLG10光束和HLG11光束的远场矢量结构

第6章 高阶洛伦兹-高斯光束在湍流大气中的传输特性
6．1 洛伦兹-高斯光束在湍流大气中的传输
6．2 HLG01光束和HLG11光束在湍流大气中的传输

第7章 部分相干高阶洛伦兹-高斯光束
7．1 部分相干洛伦兹-高斯光束经傍轴实ABCD光学系统的传输
7．2 部分相干洛伦兹-高斯光束在湍流大气中的光束传输因子
7．3 部分相干HLG01光束和HLG11光束经傍轴实ABCD光学系统的传输
7．4 部分相干HLG01光束和HLG11光束的光束传输因子

第8章 高阶洛伦兹-高斯光束的非傍轴传输
8．1 洛伦兹高斯光束的非傍轴传输
8．2 HLG01光束的非傍轴传输

第9章 涡旋洛伦兹-高斯光束
9．1 涡旋洛伦兹-高斯光束经傍轴ABCD光学系统的传输
9．2 涡旋洛伦兹-高斯光束的分数傅里叶变换
9．3 涡旋洛伦兹高斯光束在垂直于光轴的单轴晶体中的非傍轴传输
参考文献

前言/序言

　　半导体激光器的远场光束特性对许多应用来说是至关重要的。描述半导体激光器所产生的远场光束原先采用的是高斯模型。尽管高斯分布适用于描述基模半导体激光器平行于结方向上的远场分布，但它不适合于表征垂直于结方向上的远场分布。因此，光学工作者提出以洛伦兹光束来表征基模半导体激光器垂直于结方向上的远场分布。单模半导体激光束的聚焦实验研究表明，洛伦兹分布表征垂直于结方向上的远场分布确是一个很好的近似。而后理论上证实了洛伦兹-高斯光束的存在，洛伦兹光束只是它的一个特例而已。洛伦兹高斯光束的特性研究表明，洛伦兹高斯光束仅适合于表征基模大角度激光束，而高功率的半导体激光器往往产生高阶模的大角度激光束。
　　本书在国家自然科学基金项目“超洛伦兹-高斯光束的构建及其用于表征大角度激光束的研究”（No.10974179）和浙江省自然科学基金项目“高阶洛伦兹-高斯光束模型的构建、特性及其应用”（No.Y1090073）的资助下，构建了一类高阶洛伦兹高斯光束模型的正交完备解，通过系统的研究，揭示和掌握了高阶洛伦兹-高斯光束的特性，将其用于表征半导体激光器产生的高阶模所对应的远场大角度激光束。所主持的浙江省自然科学基金项目被评为浙江省自然科学基金“十一五”100项优秀项目之一，发表的一篇论文被评为浙江省自然科学基金“十一五”100篇优秀论文之一，研究工作两次被Physics Week评论为应用激光和光学研究增添了新数据，被认为是新的应用激光和光学发现。本书内容主要是上述两个基金的结晶。本书的亮点之一，就是采用的研究方法创新，利用卷积的定义、傅里叶变换、傅里叶变换的卷积原理、洛伦兹分布的厄米一高斯展开和稳相法等数学手段，使得给出的公式均为解析式，便于分析、应用；亮点之二，就是研究内容创新，对高阶洛伦兹高斯光束特性的研究内容涵盖了傍轴和非傍轴领域、完全相干和部分相干情形、涡旋和非涡旋、自由空间传输和湍流大气传输等。
　　本书由浙江大学物理系副主任赵道木教授审定，他所提出的一些合理建议已被采纳，在此表示感谢！还要感谢国家自然科学基金委员会和浙江省自然科学基金委员会的资助！
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