激光束的强度矩描述

　　国家出版基金项目、“十二五”国家重点图书出版规划项目丛书共计23分册，860余万字，以激光技术的进展为核心，围绕高功率、高亮度激光器，激光束的传输、控制以及在国防中的应用三个领域，系统且重点突出地介绍了现代激光技术的发展与应用。丛书包含现代激光技术的进展、关键科学技术问题，所有编写人员都是长期从事该领域研究并获得重要成果的一流研究人员，因此，书中不仅理论系统，还含有大量作者的心得体会、研究成果，实用价值很高，引领性强。丛书可供从事激光技术研究的科研工作者和工程技术人员参考，同时对于物理学、光学、电子技术等专业的本科生、硕士及博士研究生来说，也是一套非常有价值的参考书。

　　冯国英，四川大学电子信息学院教授，博士生导师，副院长。主要研究方向为固体激光技术和光通信、激光线性和非线性传输及其应用技术研究等。在国内外发表学术论文60余篇。主研项目获四川省科技进步二等奖二项，获国防科工委科技进步二等奖一项，获四川省科技进步三等奖二项。入选国家教育部骨干教师；获首届“四川青年五四奖章”，获“四川省三八红旗手”称号。

第1章线性光学系统
1.1光线向量
1.2光学系统的2×2矩阵描述
1.2.1ABCD定律
1.3光学系统的2×2矩阵的特性
1.3.1行列式的值
1.3.2逆矩阵和反向变换矩阵
1.3.3本征值
1.3.4本征向量
1.4像散光学系统的4×4矩阵描述
1.4.1ABCD定律
1.5光学系统4×4矩阵的特性
1.5.1对偶性
1.5.2空间对称性
1.5.3矩阵的旋转
1.5.4本征值
1.5.5本征向量
参考文献
第2章激光束的强度分布
2.1基模高斯光束的强度分布
2.1.1基模高斯光束的场分布
2.1.2基模高斯光束的基本性质
2.1.3基模高斯光束的强度分布
2.1.4基模高斯光束的q-1参数
2.1.5q参数的abcd定律
2.1.6谐振腔中的自再现基模高斯光束
2.1.7基模高斯光束的复光线
2.1.8基模高斯光束在无源腔内的传输变换规律
2.2HGmn模式光束的强度分布
2.3LGpl模式光束的强度分布
2.4LPmn模式光束的强度分布
2.5嵌入高斯光束的强度分布
2.6像散光束的强度分布
2.6.1像散的产生
2.6.2像散基模高斯光束
2.6.3像散HGmn模式光束
2.6.4像散LGpl模式光束
2.6.5像散LPmn模式光束
2.7扭曲光束的强度分布
2.7.1扭曲光束的产生
2.7.2扭曲基模高斯光束
2.7.3扭曲HGmn模式光束
2.7.4扭曲LGpl模式光束
2.7.5扭曲LPmn模式光束
2.8光束强度分布的测量方法
2.8.1针孔扫描法
2.8.2狭缝扫描法
2.8.3二维阵列探测器法
2.8.4复振幅传输法
参考文献
第3章强度矩定义及传输
3.1零阶强度矩
3.2一阶强度矩
3.2.1基模高斯光束的一阶强度矩
3.2.2HGmn模式光束的一阶强度矩
3.2.3LGpl模式光束的一阶强度矩
3.2.4LPmn模式光束的一阶强度矩
3.3二阶强度矩
3.3.1二阶强度矩参量的定义
3.3.2HGmn模式光束
3.3.3LGpl模式光束
3.3.4LPmn模式光束
3.3.5束半宽平方矩阵的旋转变换
3.3.6V矩阵的定义
3.3.7V矩阵的ABCD定律
3.3.8V矩阵的旋转变换
3.3.9V矩阵的自由空间传输变换
3.3.10V矩阵的薄透镜变换
3.4任意阶强度矩
3.5强度矩传输的ABCD定理
3.6强度矩描述的光束特征参数
3.6.1束半宽平方矩阵
3.6.2远场发散半角平方矩阵
3.6.3束宽和远场发散半角的主方位角
3.6.4束腰位置和束腰半径
3.6.5瑞利长度
3.6.6等效曲率半径
3.6.7平整度参数
参考文献
第4章光束的像散和扭曲
4.1光束的像散
4.1.1像散基模高斯光束的像散系数aZF
4.1.2像散HGmn模式光束的像散系数aZF
4.1.3像散LGpl模式光束的像散系数aZF
4.1.4像散LPmn模式光束的像散系数aZF
4.1.5像散光束的像散系数aZF
4.2光束的扭曲
4.2.1扭曲度tnear、tfar和扭曲系数tZF
4.2.2扭曲基模高斯光束的扭曲系数tZF
4.2.3扭曲HGmn模式光束的扭曲系数tZF
4.2.4扭曲LGpl模式光束的扭曲系数tZF
4.2.5扭曲LPmn模式光束的扭曲系数tZF
参考文献
第5章光束质量M曲线和M矩阵
5.1M参数的定义
5.1.1由二阶强度矩束宽二次曲线确定M参数
5.1.2由V矩阵元确定M参数
5.1.3由二阶强度矩束宽三点法确定M参数
5.2M参数的传输不变性
5.2.1自由空间传输的不变性
5.2.2旋转对称线性光学系统变换的不变性
5.2.3光场旋转变换的不变量
5.3M曲线
5.3.1HGmn模式光束的极坐标M曲线
5.3.2LGpl模式光束的极坐标M曲线
5.3.3LPmn模式光束的极坐标M曲线
5.3.4像散HGmn模式光束的极坐标M曲线
5.3.5普通像散光束的极坐标M曲线
5.3.6扭曲HGmn模式光束的极坐标M曲线
5.4束质量QZF
5.4.1HGmn模式光束的束质量QZF
5.4.2LGpl模式光束的束质量QZF
5.4.3LPmn模式光束的束质量QZF
5.5M2矩阵
5.5.1HGmn模式光束的M2矩阵
5.5.2HGmn模式光束旋转后的M2矩阵
5.5.3LGpl模式光束的M2矩阵
5.5.4LGpl模式光束旋转后的M2矩阵
5.5.5多模式光束的M2矩阵
5.5.6像散光束的M2矩阵
5.6M4矩阵
5.6.1像散基模高斯光束的M4矩阵
5.6.2像散HGmn模式光束的M4矩阵
5.6.3一般像散光束的M4矩阵
5.7光束特征
5.7.1理想基模高斯光束
5.7.2HGmn模式光束
5.7.3无像散无扭曲光束
5.7.4像散光束
5.7.5扭曲光束
5.8光束的传输旋转不变量
5.8.1旋转对称光束
5.8.2像散光束
5.8.3扭曲光束
参考文献