高斯光束非线性“热像”效应研究

王友文; 胡勇华; 文双春; 游开明; 傅喜泉

doi:10.7498/aps.56.5855

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高斯光束非线性“热像”效应研究

王友文 , 胡勇华 , 文双春 , 游开明 , 傅喜泉

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唯象论的经典领域

高斯光束非线性“热像”效应研究

王友文, 胡勇华, 文双春, 游开明, 傅喜泉

物理学报, 2007, 56(10): 5855-5861.

doi: 10.7498/aps.56.5855

Study of nonlinear hot image effect of Gaussian optical beams

Wang You-Wen, Hu Yong-Hua, Wen Shuang-Chun, You Kai-Ming, Fu Xi-Quan

Acta Phys. Sin., 2007, 56(10): 5855-5861.

doi: 10.7498/aps.56.5855

摘要
高功率激光系统中非线性“热像”强度可能达到光学元件损伤阀值，从而对系统的安全运行造成威胁.以往的非线性“热像”现象研究都是基于无限大平面光波背景，但实际系统中传输的是有限束宽光束.本文以高斯光束为例，基于无像差自聚焦理论分析了有限束宽光束的“热像”形成规律.结果表明，高斯光束“热像”的强度与位置在光束腰斑较小时与平面光波情况有明显不同，但光束腰斑较衍射物大得多时，高斯光束可以近似当作平面光波处理.

关键词:
非线性热像 /

高功率激光 /

高斯光束 /

小尺度自聚焦
Abstract
In high-power lasers, nonlinear hot image is likely to damage expensive optics. The location and intensity of hot image of plane light wave has widely been studied. However, in the operating lasers, the light beam possesses a limited spatial width. Based on the aberrationless model of self-focusing, the location and intensity of hot image of Guassian optical beams is investigated. It is shown that the location and intensity of hot image greatly differ from those of plane light wave when the Guassian beam has a small beam waist, while they approximately equal those of plane light wave for a very big beam waist.

Keywords:
nonlinear hot image /

high-power laser /

Gaussian optical beam /

small-scale self-focusing
作者及机构信息
王友文²,

胡勇华¹,

文双春¹,

游开明²,

傅喜泉¹

(1)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (2)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082；衡阳师范学院物理与电子信息科学系,衡阳 421008

基金项目: 国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(批准号：10576012)，国家自然科学基金(批准号：60538010，10674045)，国家高技术研究发展计划(863计划)惯性约束聚变领域资助的课题.
Authors and contacts
Wang You-Wen²,

Hu Yong-Hua¹,

Wen Shuang-Chun¹,

You Kai-Ming²,

Fu Xi-Quan¹

(1)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (2)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082；衡阳师范学院物理与电子信息科学系,衡阳 421008
参考文献

施引文献

[1]	张晓晖, 张爽, 孙春生. 粗糙海面对高斯分布激光光束的反射模型推导. 物理学报, 2016, 65(14): 144204. doi: 10.7498/aps.65.144204
[2]	孙贤明, 肖赛, 王海华, 万隆, 申晋. 高斯光束在双层云中传输的蒙特卡罗模拟. 物理学报, 2015, 64(18): 184204. doi: 10.7498/aps.64.184204
[3]	周建华, 李栋华, 曾阳素, 朱鸿鹏. 梯度负折射率介质中高斯光束传输特性的研究. 物理学报, 2014, 63(10): 104205. doi: 10.7498/aps.63.104205
[4]	张国文, 卢兴强, 曹华保, 尹宪华, 吕凤年, 张臻, 李菁辉, 王仁贵, 马伟新, 朱俭. 高功率激光光束经颗粒污染后的近场衍射效应. 物理学报, 2012, 61(2): 024201. doi: 10.7498/aps.61.024201
[5]	蔡朝斌, 赵建林, 彭涛, 李东. 高功率激光系统中随机分布缺陷产生的"热像". 物理学报, 2011, 60(11): 114209. doi: 10.7498/aps.60.114209
[6]	张艳峰, 李玉栋, 赵立华, 刘洪冰, 陈靖, 崔国新, 许京军, 孙骞. 高斯光束中吸收双层球形微粒的横向光俘获. 物理学报, 2009, 58(1): 258-263. doi: 10.7498/aps.58.258
[7]	程文雍, 张小民, 粟敬钦, 赵圣之, 董军, 李平, 周丽丹. 利用运动光束抑制高功率激光小尺度自聚焦. 物理学报, 2009, 58(10): 7012-7016. doi: 10.7498/aps.58.7012
[8]	王友文, 邓剑钦, 文双春, 唐志祥, 傅喜泉, 范滇元. 宽频带光束非线性热像效应的实验研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1738-1744. doi: 10.7498/aps.58.1738
[9]	李建龙, 吕百达. 线偏振高斯光束通过复合型衍射光栅的传输特性. 物理学报, 2008, 57(3): 1656-1661. doi: 10.7498/aps.57.1656
[10]	赵延仲, 孙华燕, 宋丰华, 唐黎明, 吴伟伟, 张曦, 郭惠超. 激光辐照猫眼光学镜头时的反射特性机理研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2284-2294. doi: 10.7498/aps.57.2284
[11]	冯则胡, 傅喜泉, 章礼富, 徐慧文, 文双春. 超短脉冲激光空间调制下小尺度自聚焦的实验研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2253-2259. doi: 10.7498/aps.57.2253
[12]	李建龙, 吕百达. 线偏振高斯光束通过条形浮雕光栅的传输. 物理学报, 2007, 56(10): 5778-5783. doi: 10.7498/aps.56.5778
[13]	彭涛, 赵建林, 谢良平, 叶知隽, 李强, 粟敬钦. 厚介质情况下激光“热像”的演化规律分析. 物理学报, 2007, 56(6): 3255-3260. doi: 10.7498/aps.56.3255
[14]	王治华, 贺应红, 左浩毅, 郑玉臣, 杨经国. 基于高斯光束特性的Mie散射大气激光雷达回波近场信号校正研究. 物理学报, 2006, 55(6): 3188-3192. doi: 10.7498/aps.55.3188
[15]	周国泉. 任意线偏振高斯光束的非傍轴传输. 物理学报, 2005, 54(10): 4710-4717. doi: 10.7498/aps.54.4710
[16]	易煦农, 胡巍, 罗海陆, 朱静. 用高阶对比度研究光束的小尺度自聚焦. 物理学报, 2005, 54(2): 749-754. doi: 10.7498/aps.54.749
[17]	郭　旗, 许超彬. 偏离束腰入射对非局域非线性介质中高斯光束演化的影响. 物理学报, 2004, 53(9): 3025-3032. doi: 10.7498/aps.53.3025
[18]	季小玲, 陶向阳, 吕百达. 光束控制系统热效应与球差对激光光束质量的影响. 物理学报, 2004, 53(3): 952-960. doi: 10.7498/aps.53.952
[19]	谢良平, 赵建林, 粟敬钦, 景峰, 王文义, 彭翰生. 位相调制产生“热像”效应理论研究. 物理学报, 2004, 53(7): 2175-2179. doi: 10.7498/aps.53.2175
[20]	郝中华, 刘劲松. 无偏压的串联光折变晶体回路中高斯光束传播特性调节. 物理学报, 2002, 51(12): 2772-2777. doi: 10.7498/aps.51.2772

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物理学报. 2007, 56(10): 5855-5861.

doi: 10.7498/aps.56.5855.

唯象论的经典领域

高斯光束非线性“热像”效应研究

1. (1)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (2)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082；衡阳师范学院物理与电子信息科学系,衡阳 421008

基金项目: 国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(批准号：10576012)，国家自然科学基金(批准号：60538010，10674045)，国家高技术研究发展计划(863计划)惯性约束聚变领域资助的课题.

收稿日期: 2006-12-29
修回日期: 2007-02-07
刊出日期: 2007-05-05

摘要: 高功率激光系统中非线性“热像”强度可能达到光学元件损伤阀值，从而对系统的安全运行造成威胁.以往的非线性“热像”现象研究都是基于无限大平面光波背景，但实际系统中传输的是有限束宽光束.本文以高斯光束为例，基于无像差自聚焦理论分析了有限束宽光束的“热像”形成规律.结果表明，高斯光束“热像”的强度与位置在光束腰斑较小时与平面光波情况有明显不同，但光束腰斑较衍射物大得多时，高斯光束可以近似当作平面光波处理.

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作者及机构信息

(1)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (2)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082；衡阳师范学院物理与电子信息科学系,衡阳 421008

Authors and contacts

(1)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (2)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082；衡阳师范学院物理与电子信息科学系,衡阳 421008

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Study of nonlinear hot image effect of Gaussian optical beams

1.
(1)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (2)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082；衡阳师范学院物理与电子信息科学系,衡阳 421008

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Authors and contacts

(1)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (2)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082；衡阳师范学院物理与电子信息科学系,衡阳 421008

参考文献

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English Abstract

Study of nonlinear hot image effect of Gaussian optical beams

1. (1)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (2)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082；衡阳师范学院物理与电子信息科学系,衡阳 421008

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