高斯光束通过带光阑光学系统的衍射特性研究

摘要光学作为物理学的一个独立的分支学科，它大致经历了萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期和现代光学时期。高斯光束因其光强分布近似于高斯函数而得名，具有很大的利用和研究价值。本文利用光阑函数、常用积分公式等对高斯光束的衍射公式做进一步推导，得到了高斯光束正对通过一维硬边光阑衍射的光强解析表达式，离轴高斯光束通过一维硬边光阑的光强解析表达式，以及高斯光束通过二维硬边光阑的光强解析表达式。然后运用Matlab软件将光强分布函数模拟成图像呈现出来。并通过编程改变某一参量来观察图像的变化，从而非常直观的得到参量对衍射现象的影响，用这一方法研究光束衍射现象直观方便且精确，具有很好的学习和实践意义。76612

As an independent branch of physics subjects, optics has roughly experienced budding period, geometrical optics period, wave optics period, quantum optics period and modern optics period。 Gaussian beam is named for the distribution of light intensity that is similar to Gaussian function, which has great value for using and researching。 This article uses the aperture function, frequently-used integral formula and so on to do further derivation of Gaussian beam’s diffraction formula。 And there are three different situations, which include Gaussian beam passing through one-dimensional aperture, off-axis Gaussian beam passing through one-dimensional aperture and Gaussian beam passing through two-dimensional aperture。 The analytical expressions for the intensity of light beams after diffractions are obtained。 Then we use Matlab simulation software to turn the light intensity formula into the graph and present it。 And we can program and change a parameter to observe the change of the graph by using the Matlab software, and then know the influence of the parameters on the diffraction phenomena, which are very intuitive。 Using this way to research beam’s diffraction phenomena is visual, useful and accurate, what’s more, it has good meaning of learning and practicing。

毕业论文关键词：高斯光束; 光阑; 衍射; Matlab软件

Keyword: Gaussian beam; Aperture; Diffraction; Matlab software

1 光学的发展 4

1。1 萌芽时期 4

1。2 几何光学时期 4

1。3 波动光学时期 4

1。4 量子光学时期 4

1。5 现代光学时期 5

2 高斯光束的衍射 5

2。1 高斯光束通过带一维硬边光阑的ABCD光学系统的衍射 5

2。1。1理论分析 5

2。1。2计算模拟 7

2。2 离轴高斯光束通过带一维硬边光阑的ABCD光学系统的衍射 10

2。2。1理论分析 10

2。2。2计算模拟 12

2。3 高斯光束通过带二维硬边光阑的ABCD光学系统的衍射 16

2。3。1理论分析 16

2。3。2计算模拟 18

3 结论 23

参考文献 25

致谢 25

1 光学的发展

光学作为物理学的一个独立的分支学科，具有悠久的历史。在中国古代，早在春秋战国时期就有人对小孔成像问题进行研究；而在西方，从公元475年左右开始，光学也开始了缓慢的发展。在人们深入研究光学以来，光学理论经历了几次较为重大的革新，其中尤以几何学派和波动学派的争辩最为激烈和精彩。如今，光学这门学科的理论已经较为成熟，现在的光学理论也较能为科学家们所接受，而这些硕果累累的光学理论成果正是几代物理学家们不屈不挠的探究成果和思想碰撞的结晶。论文网高斯光束通过带光阑光学系统的衍射特性研究:http://www.youerw.com/wuli/lunwen_87903.html