基于光线光学迭代法的强激光非线性自聚焦现象仿真
随着强激光技术的不断发展及其应用的普及，非线性自聚焦效应渐渐成为人们的一项研究热点。强激光自聚焦效应的仿真模拟对实际应用有着指导性意义。对于大型强激光系统，小尺度自聚焦对介质带来的损害以及主光束自聚焦对靶面光斑质量的降低都会大大影响系统的设计、装调以及功能实现。对于激光在大气中的传输，探索其成丝效应带来稳定传输模式对激光雷达等实际应用有着重要意义。 本文介绍的内容基于相关研究成果及实验室工作基础，提出了一种通过迭代法进行光线追迹的仿真方法，并在多种实际情况下将此方法与之前成熟的理论相比较，结果符合度较高。该方法通过将介质大量切片的方式来解决折射率不均匀的问题，通过迭代的方式来解决求解光线方程中遇到的未知参数问题。此外，本文根据自创的以元件为基础的建模方式，对一个实际强激光系统进行建模，并且使用了提出的算法进行仿真，结果符合预期。最后，本文根据研究热点，对基于维格纳分布函数的仿真方法进行了尝试，得出了符合预期的结果。 光线追迹方法与传统的光束传输法相比，在兼容性方面有较大的提升，并且能够直观地显示光在传输中形成自聚焦的过程，适合工程应用。此外，由于在仿真过程中不使用近轴近似，该方法对于轴外光线的传输仿真更加精确。与其它的光线追迹方法相比，该方法尝试使用了不同的方式来解决关键的技术问题，不需要改变求解公式，提升了算法精度的上限。 本文完成的工作包括非线性自聚焦的仿真算法、线性追迹与非线性追迹的结合、一种能有效提高设计效率和精度的大型光学系统建模方式，以及对于维格纳分布函数在非线性光学领域的应用进行的探索。
强激光;非线性自聚焦现象;光线追迹;迭代法
浙江大学
硕士
测试计量技术及仪器
岑兆丰
2016
中文
TN241
54
2017-04-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）