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第1章 绪论 1

1.1 激光技术发展概况 1

1.2 非傍轴光束传输理论的研究概况 3

1.3 光束质量评价的研究概况 5

参考文献 9

第2章 光波场的基础理论 13

2.1 波动方程 13

2.2 亥姆霍兹方程 15

2.3 光场解 16

2.3.1 平面波光场解 17

2.3.2 球面波光场解 18

2.4 高斯光束 19

2.4.1 波动方程的基模解 19

2.4.2 高斯光束的基本性质 20

2.4.3 高阶高斯光束 23

2.5 光波标量衍射理论 26

2.5.1 标量衍射理论适用条件 26

2.5.2 菲涅耳—基尔霍夫衍射积分公式 26

2.5.3 菲涅耳衍射理论 27

2.5.4 夫琅禾费衍射理论 28

2.5.5 夫琅禾费衍射的应用 29

2.5.6 柯林斯公式 31

参考文献 38

第3章 傍轴光束的光束质量 40

3.1 M2因子 40

3.1.1 无截断傍轴光束 40

3.1.2 截断傍轴光束 42

3.1.3 应用例 43

3.2 桶中功率和β参数 50

3.2.1 直角坐标系桶中功率 51

3.2.2 柱坐标系桶中功率 51

3.2.3 β参数 51

3.3 K参数 52

3.3.1 K参数的定义 52

3.3.2 K参数的解析传输方程 53

3.3.3 K参数的有效性 56

3.4 斯特列尔比SR 60

参考文献 62

第4章 非傍轴光束传输变换特性的描述 64

4.1 微扰级数法 64

4.2 角谱分析法 67

4.3 矢量瑞利—索末菲衍射积分公式法 70

4.4 虚点源法 75

4.5 维格纳分布函数法 77

4.5.1 维格纳分布函数的定义和性质 78

4.5.2 标量非傍轴光场维格纳分布函数的一般传输理论 82

4.5.3 矢量非傍轴光场维格纳分布函数矩阵的传输公式 87

4.6 应用例 97

参考文献 106

第5章 非傍轴光束光强的表述 108

5.1 非傍轴高斯光束通过小孔光阑衍射的轴上光强 108

5.1.1 理论模型 108

5.1.2 数值计算和分析 111

5.2 非傍轴矢量高斯光束的光强表示 113

5.2.1 理论模型 114

5.2.2 数值计算和分析 117

5.3 非傍轴矢量余弦—高斯光束的光强表示 121

5.3.1 理论模型 121

5.3.2 数值计算和分析 122

参考文献 127

第6章 非傍轴标量光束的光束参数和M2因子 129

6.1 非傍轴标量光束的M2因子 130

6.2 非傍轴厄米—高斯光束的M2因子 132

6.2.1 理论模型 132

6.2.2 数值计算和分析 137

6.3 非傍轴旋转对称拉盖尔—高斯光束的远场发散角 140

6.3.1 理论模型 140

6.3.2 数值计算和分析 143

6.4 非傍轴截断平顶高斯光束的M2因子 144

6.4.1 理论模型 144

6.4.2 数值计算和分析 150

6.5 非傍轴截断平顶光束的M2因子 152

6.5.1 理论模型 152

6.5.2 数值计算和分析 157

6.6 非傍轴截断双曲余弦高斯光束的M2因子 158

6.6.1 理论模型 158

6.6.2 数值计算和分析 160

6.7 非傍轴平顶高斯光束M2因子两种定义的比较 162

6.7.1 理论模型 162

6.7.2 数值计算和分析 165

参考文献 168

第7章 非傍轴矢量光束参数的二阶矩表示 170

7.1 非傍轴矢量光束的二阶矩理论 170

7.2 赫兹矢量法 173

7.3 非傍轴矢量圆偏振拉盖尔—高斯光束的二阶矩表示 176

7.3.1 理论模型 176

7.3.2 数值计算和分析 183

7.4 非傍轴矢量线偏振拉盖尔—高斯光束的二阶矩表示 185

7.4.1 理论模型 185

7.4.2 数值计算和分析 191

7.5 非傍轴矢量TM平顶高斯光束的二阶矩表示 192

7.5.1 理论模型 193

7.5.2 数值计算和分析 202

参考文献 205

第8章 非傍轴光束的远场光束质量 208

8.1 非傍轴光束远场光束质量的评价方法 208

8.2 非傍轴矢量平顶高斯光束的远场光束质量 210

8.2.1 理论模型 210

8.2.2 数值计算和分析 211

8.3 非傍轴矢量圆偏振厄米—拉盖尔—高斯光束的远场特性和远场光束质量 214

8.3.1 非傍轴矢量圆偏振厄米—拉盖尔—高斯光束的传输 215

8.3.2 非傍轴矢量圆偏振厄米—拉盖尔—高斯光束的桶中功率 218

8.4 非傍轴矢量线偏振厄米—拉盖尔—高斯光束的远场特性和远场光束质量 224

8.4.1 非傍轴矢量线偏振厄米—拉盖尔—高斯光束的传输 224

8.4.2 非傍轴矢量线偏振厄米—拉盖尔—高斯光束的桶中功率和β参数 227

8.5 非傍轴截断余弦—高斯光束的传输特性和远场光束质量 232

8.5.1 非傍轴截断余弦—高斯光束的传输 233

8.5.2 非傍轴截断余弦—高斯光束的桶中功率 239

参考文献 242