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光束聚焦特性是强激光技术领域中十分重要的研究内容之一,其研究对激光束的应用和光学系统的设计有着极大的实际意义。实际光束和透镜都或多或少地存在像差,因此像差对光束聚焦特性影响的研究是十分必要的。本文研究了像差对光束聚焦特性的影响,主要内容包括: 1.基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分(Collins)公式,利用递推法得出了相位倾斜厄米—高斯光束通过光阑—透镜分离系统的传输解析公式,并用以研究相位倾斜对焦开关的影响。研究发现,焦开关的产生与相位倾斜系数c2有密切的关系:其它参数确定,当相位倾斜系数c2较小时,截断参数仅在αcmin<α<αcmax内取值,有焦开关的产生;而当相位倾斜系数逐渐增大到某一范围内取值时,要有焦开关现象的产生,截断参数α可以取大于临界值αcmin的任意值,即α没有上限。 2.对相位倾斜影响拉盖尔—高斯光束通过光阑—透镜分离系统的焦开关现象进行了研究。研究结果表明相位倾斜不仅影响了相对焦移量、相对跃变量和焦开关发生的位置,同时还影响焦开关出现时截断参数的取值范围。另外,截断参数也会影响焦开关发生的位置。 3.推导出厄米—余弦—高斯光束通过光阑—像散透镜分离系统的轴上光强分布公式,并针对像散影响焦开关现象作了详细的分析。研究表明,像散不仅影响焦移量大小和焦开关发生的位置,还可能导致双焦开关和多开关现象的出现。 4.从Collins公式出发,利用递推方法导出H-G光束通过光阑—透镜分离系统的轴上光强解析式,用此分析透镜像散对厄米—高斯光束的焦开关影响。结果表明:当透镜存在像散时,焦开关的位置和跳变量均在一定程度上发生改变,随透镜的像散程度越大改变越大。值得注意的是,由于透镜像散的存在,可能有双焦开关的出现。