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《高斯光束经含失调透镜的猫眼系统反射特性研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、高斯光束经含失调透镜的猫眼系统反射特性研究第卷第期激光技术，年月文章编号：？？？高斯光束经含失调透镜的猫眼系统反射特性研究唐锐,沈学举，韩玉东军械工程学院光学与电子工程系,石家庄摘要：为了分析猫眼光学系统屮透镜失调对高斯光束反射特性的影响，将分划板的光瞳函数展为有限项复高斯函数之和，并利用适用于失调光学系统的广义衍射公式,求解了高斯光束经含失调透镜的猫眼光学系统的反射光场近似解析式,针对给定猫眼光学系统定量分析了透镜失调量对反射光束场分布的影响。结果表明,透镜的角位移比横位移对反射光束传输特性的影响更为显著。该结果对分析光学系统“猫眼效应”的适用条件是有帮助的。关键词:激光光学
2、;高斯光束;猫眼光学系统;透镜失调;反射特性屮图分类号：文献标识码::•/・・?・・・、,,?,,,:,?・・・:;;?;;式,得到反射光束光场分布与人射光束参量、分划板孔引言径尺寸和透镜失调量之问的关系，定量分析了透镜失常用光电装备的光学窗口在其光学系统焦平面处调量对反射光束光场分布的影响。般都装有反射元件，如分划板、瞄准叉丝、光电传感理论分析器光皱面等,对入射光具有很强的原路后向反射特性，物理模型可简化为一个薄透镜和一个反射面，本称为“猫眼效应”】。。利用光学窗口的“猫眼效应”，文屮以分划板为例，如图所示。高斯光束经失调猫发射激光对特定区域进行扫描，可以迅速、准确地探测眼光
3、学系统的光路如图所示。出包含光学窗口的光电H标。因此，对“猫眼效应”在H标的探测识别技术屮的应用展开深入研究具有重要意义。多位学者己对理想猫眼光学系统的反射特性进行了研究】，得出了许多有意义的结论和实验数据。本文屮针对透镜失调情况下猫眼光学系统的反射特性进行研究,利用失调光学系统的广义衍射公式』，推导出高斯光束经失调猫眼光学系统传输的近似解析作者简介:唐锐一，男，硕士研究生，现从事激光技术方面的研究。•通讯联系人。：•••收稿日期：。；收到修改稿日期：・？？激光技术卢占，卢,?曰一??,式小，，，，为光学系统的失调矩阵兀，且一，一曰是光学系统入射面到岀射面的轴向距离，一，土一。
4、前向光学元件取号，图屮为透镜焦距，△为分划板相对焦平面的后向光学元件取“一”号。根据光线在光路屮传播方轴向偏离量,分划板到透镜距离大于焦距厂吋,△取正向，一屮的“土”符号取“一”号。占，，值，反之△取负值，为入射而，设恰好位于入射,分别是透镜在直角坐标系，方向的横向位光束束腰位置，。为入射光束束腰半径，为入射面移和角位移。。到透镜的距离，为接收面，为透镜到接将图所示猫眼光学系统分解为两个传输矩阵：收而的距离，且。为透镜孔径，为分划由入射面到分划板前表面的传输矩阵IV,由分划板孔径。沿轴方向，在入射面尺•、分划板表面和接收板前表面到接收面尺：的传输矩阵IV，有：面的屮心处建立直角
5、坐标坐标系,分别为，一了/A->,,,,,o图小的分划板为反射光学元件，假设入射光全部经过透镜，根据猫眼效应定义，只考讣虑被光噬反射的光线。在直角坐标系，屮，分划板的光瞳函数表达式为::『【斗,?、・，，・式屮，为分划板对入射光束的反射系数,W,为△一/厶一厂分划板孔径，将式展为有限复高斯函数之和：尺，，：:.E—・yo一一厂卜，△一一厂式屮，土于，，分别为展开系数和复高斯函数系数，可通过数值优化得到。当吋可达到较高计算精度。根据广义衍射公式，高斯光束通过失调光学系统时的出射光场复振幅表达式为-:OX了/——,一】一/式屮，表示高斯光束照射的有效区域面积;七为波数,式屮，和，分
6、别是透镜在直角坐标系;，是入射面上沿光轴轴传输的高、,屮，方向的横向位移和角位移，将式、斯光束光场复振幅表达式，，。式屮相应的矩阵元代入到式，利用积分公式。一，。为常数;，，，为光学系统一00土土、筹叶••/得得分分划划板板前前表表的变换矩阵元。面上光场复振幅分布为：丽盖X第卷第期唐锐高斯光束经含失调透镜的猫眼系统反射特性研究仇i盖则接收面光场复振幅分布表达式为：尘、，o盖，x・％o将式代入式，整理得:瓦唧叶【去去XX—丿△一△><“△厂■唧芳『唧一-^£9•±09•,•叩。：叩。？——。而——??;厂厶一;三？南兰?,,O则反射光束强度为：，，，令：其屮，，式简化为参考文献
7、中的式。数值模拟与分析设高斯光束参量为。，・，猫眼光学系统参量为:厂，，。根据推导的解析式编程模拟，得到不同入射距.••离的高斯光束经失调猫眼光学系统后的相对光强分束沿轴方向进行传播,光束的相对光强随传输距离布，图屮曲线是归一化后画出的，，是透镜的横位移改变血相应变化。随着传输距离的增加，反射光束相和角位移。对强度明显下降，且光束能量逐渐分散。图所示为猫眼光学系统所含透镜和分划板均未图所示是传输距离为吋反射光束相对光强失调情况下，高斯光束经猫眼光学系统后反射光束相随透镜失调量的变化曲线。对强
