毕业设计说明书中文摘要激光在科研和工业等领域有着广泛的运用，其横截面的振幅分布遵守高斯函数，顾称作高斯光束。光束质量是衡量激光光束优劣的一个重要指标，激光光束的光束质量受到人们的重视。不同于传统光束质量检测方法，本文将衍射的角谱理论应用于高斯光束在自由空间内传输过程的重建中，对自由空间内高斯光束的传输特性进行了研究。只需光束一个位置处的复振幅分布，就能利用衍射数值计算方法对光束传输过程进行建模，得出整个光场的复振幅分布，并用光迹追踪软件VirtualLab与高斯光束传输公式所得的理论值来和本文提出的方法作对比，本文提出的光场重建方法误差基本在误差允许范围内，具有的一定的正确性与可靠性，对激光光束质量检测有一定的意义。81680

毕业论文关键词  角谱衍射  高斯光束  光场重建 光束质量

毕业设计说明书外文摘要

Title  Re-building the Transmission of Gaussian Beam in Free Space by Wave Equation                                                   

Abstract Laser has been widely used in the science study and industry, the distrubutions of amplitude of the spot follow the Gaussian function。 This beam is called Gaussian beam。 Beam quality is an important item which can difine the merits of the laser beam。 People have paid more attention to the Beam quality。 Deffering from the traditional beam quality profiling methods,we use the angular spectrum method to simulate te Gaussian beam propagation in free space,and study the properties of the Gaussian beam。 Having had only complex amplitude of one piont, we can use the MATLAB software to simulate the Gaussian beam propagation in base of the angular spectrum method。 From the simulation ,we can get the complex amplitude of the whole field。 In the meantime, we use the VirtualLab software and Gaussian beam equation to verify the  validity of our method。 The error of Our method of re-building the field is bellow the 5%, so that this method is not useless, and have some importance to the detection of laser beam quality。

Keywords  Angular-spectrum Diffraction  Gaussian Beam  Field Re-building   Beam Quality

目   次

1 绪论 1

1。1 研究背景 1

1。2 国内外研究现状 2

1。3 研究内容和结构安排 4

2 光波场的基本理论 7

2。1波动方程 7

2。1 高斯光束基本特性 8

2。2 标量衍射理论 12

2。3 本章小结 17

3 利用角谱传输算法进行建模仿真 18

3。1 采样问题与计算窗口大小 18

3。2 MATLAB建模仿真及优化 19

3。3 高斯光束传输过程建模 20

3。4 利用椭圆拟合求解光斑口径及双曲线拟合求M2因子 22

3。5 本章小结 24

4 验证角谱传输算法的正确性和可靠性 25

4。1 根据高斯光束光强公式进行数值计算 25

4。2 利用光学追迹软件VirtualLab建模仿真