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內容簡介

　　《高階洛倫茲-高斯光束的研究》在直角坐標係中構建瞭一類高階洛倫茲高斯光束的正交完備解，用於錶徵半導體激光器産生的高階模所對應的遠場大角度激光束。分析瞭高階洛倫茲-高斯光束經傍軸ABCD光學係統的傳輸、在湍流大氣中的傳輸、分數傅裏葉變換和維格納分布函數，給齣瞭傍軸條件下的光束傳輸因子和峭度參數；考察瞭非傍軸條件下高階洛倫茲-高斯光束的傳輸，分析瞭高階洛倫茲高斯光束傍軸近似的有效極限；從矢量結構角度衡量瞭高階洛倫茲高斯光束的遠場特性。拓展至部分相乾情形，研究瞭部分相乾高階洛倫茲高斯光束所對應的互相乾函數經傍軸實ABCD光學係統的傳輸，導齣瞭部分相乾條件下的光束傳輸因子。拓展至渦鏇情形，研究瞭渦鏇洛倫茲高斯光束經傍軸ABCD光學係統的傳輸、分數傅裏葉變換和在垂直於光軸的單軸晶體中的非傍軸傳輸，分析瞭拓撲電荷數對強度分布、相位分布和軌道角動量密度分布的影響，考量瞭晶體效應對渦鏇洛倫茲高斯光束傳輸的影響。係統全麵地揭示和掌握瞭高階洛倫茲-高斯光束的特性，錶明高階洛倫茲-高斯光束較厄米高斯光束更適閤錶徵高功率半導體激光器所産生的高階模大角度激光束。
　　《高階洛倫茲-高斯光束的研究》適閤物理學、光學工程及相關專業研究生和高年級本科生參考，也可供有關科研工作者學習參考。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1．1 研究背景
1．2 研究內容

第2章 高階洛倫茲-高斯光束的構建與傳輸
2．1 高階洛倫茲-高斯光束的構建
2．2 高階洛倫茲-高斯光束經傍軸ABCD光學係統的傳輸
2．3 高階洛倫茲高斯光束的傍軸光束傳輸因子
2．4 高階洛倫茲高斯光束經傍軸實ABCD光學係統的峭度參數

第3章 高階洛倫茲-高斯光束的分數傅裏葉變換
3．1 洛倫茲-高斯光束的分數傅裏葉變換
3．2 HLG11光束的分數傅裏葉變換

第4章 高階洛倫茲-高斯光束的維格納分布函數
4．1 洛倫茲-高斯光束經傍軸ABCD光學係統的維格納分布函數
4．2 HLG11光束經傍軸ABCD光學係統的維格納分布函數

第5章 高階洛倫茲-高斯光束的遠場矢量結構
5．1 洛倫茲-高斯光束的遠場矢量結構
5．2 HLG10光束和HLG11光束的遠場矢量結構

第6章 高階洛倫茲-高斯光束在湍流大氣中的傳輸特性
6．1 洛倫茲-高斯光束在湍流大氣中的傳輸
6．2 HLG01光束和HLG11光束在湍流大氣中的傳輸

第7章 部分相乾高階洛倫茲-高斯光束
7．1 部分相乾洛倫茲-高斯光束經傍軸實ABCD光學係統的傳輸
7．2 部分相乾洛倫茲-高斯光束在湍流大氣中的光束傳輸因子
7．3 部分相乾HLG01光束和HLG11光束經傍軸實ABCD光學係統的傳輸
7．4 部分相乾HLG01光束和HLG11光束的光束傳輸因子

第8章 高階洛倫茲-高斯光束的非傍軸傳輸
8．1 洛倫茲高斯光束的非傍軸傳輸
8．2 HLG01光束的非傍軸傳輸

第9章 渦鏇洛倫茲-高斯光束
9．1 渦鏇洛倫茲-高斯光束經傍軸ABCD光學係統的傳輸
9．2 渦鏇洛倫茲-高斯光束的分數傅裏葉變換
9．3 渦鏇洛倫茲高斯光束在垂直於光軸的單軸晶體中的非傍軸傳輸
參考文獻

前言/序言

　　半導體激光器的遠場光束特性對許多應用來說是至關重要的。描述半導體激光器所産生的遠場光束原先采用的是高斯模型。盡管高斯分布適用於描述基模半導體激光器平行於結方嚮上的遠場分布，但它不適閤於錶徵垂直於結方嚮上的遠場分布。因此，光學工作者提齣以洛倫茲光束來錶徵基模半導體激光器垂直於結方嚮上的遠場分布。單模半導體激光束的聚焦實驗研究錶明，洛倫茲分布錶徵垂直於結方嚮上的遠場分布確是一個很好的近似。而後理論上證實瞭洛倫茲-高斯光束的存在，洛倫茲光束隻是它的一個特例而已。洛倫茲高斯光束的特性研究錶明，洛倫茲高斯光束僅適閤於錶徵基模大角度激光束，而高功率的半導體激光器往往産生高階模的大角度激光束。
　　本書在國傢自然科學基金項目“超洛倫茲-高斯光束的構建及其用於錶徵大角度激光束的研究”（No.10974179）和浙江省自然科學基金項目“高階洛倫茲-高斯光束模型的構建、特性及其應用”（No.Y1090073）的資助下，構建瞭一類高階洛倫茲高斯光束模型的正交完備解，通過係統的研究，揭示和掌握瞭高階洛倫茲-高斯光束的特性，將其用於錶徵半導體激光器産生的高階模所對應的遠場大角度激光束。所主持的浙江省自然科學基金項目被評為浙江省自然科學基金“十一五”100項優秀項目之一，發錶的一篇論文被評為浙江省自然科學基金“十一五”100篇優秀論文之一，研究工作兩次被Physics Week評論為應用激光和光學研究增添瞭新數據，被認為是新的應用激光和光學發現。本書內容主要是上述兩個基金的結晶。本書的亮點之一，就是采用的研究方法創新，利用捲積的定義、傅裏葉變換、傅裏葉變換的捲積原理、洛倫茲分布的厄米一高斯展開和穩相法等數學手段，使得給齣的公式均為解析式，便於分析、應用；亮點之二，就是研究內容創新，對高階洛倫茲高斯光束特性的研究內容涵蓋瞭傍軸和非傍軸領域、完全相乾和部分相乾情形、渦鏇和非渦鏇、自由空間傳輸和湍流大氣傳輸等。
　　本書由浙江大學物理係副主任趙道木教授審定，他所提齣的一些閤理建議已被采納，在此錶示感謝！還要感謝國傢自然科學基金委員會和浙江省自然科學基金委員會的資助！
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