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专利号: 2021102480130
申请人: 洛阳师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:所述方法包括:在空间域和时间域构建部分空间部分时间相干脉冲光源的互相干函数;

将该互相干函数代入广义惠更斯‑菲涅尔衍射积分公式;

利用上述公式,得到部分空间部分时间相干脉冲光源在空间任意位置z处的互相干函数的表达式;

两个空间点和两个时刻点重叠得到部分空间部分时间相干脉冲光源的时空强度表达式;

部分空间部分时间相干脉冲光源的时空强度在色散介质中传输出现时空自分裂现象。

2.根据权利要求1所述的部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:互相干函数的表达式为空间域和时间域乘积的形式。

3.根据权利要求2所述的部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:空间域的互相干函数具有余弦高斯相关分布形式。

4.根据权利要求2或3所述的部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:时间域的互相干函数具有拉盖尔高斯相关分布形式。

5.根据权利要求4所述的部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:将色散介质中光学系统的ABCD矩阵分别构建为空间域和时间域的形式。

6.根据权利要求5所述的部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:部分空间部分时间相干脉冲光源的互相干函数为:Γ0(ρ1,τ1;ρ2,τ2)=S(ρ1,ρ2)T(τ1,τ2),(1);

式(1)中:

式(1)、(2)和(3)中:ρ1和ρ2表示二维横向坐标矢量,ρ1=(x′1,y′1),ρ2=(x′2,y′2),τ1和τ2表示两个时刻点,cos(·)为余弦函数,m是阶数,Ln(·)为n阶拉盖尔多项式,ω0表示脉冲载波频率,

w0和δ分别表示方均根束宽和空间相干长度,T0和TC分别表示脉冲宽度和脉冲时间相干长度。

7.根据权利要求5或6所述的部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:考虑该脉冲光源在ABCD光学系统中的传输问题,在时间空间域中,广义惠更斯‑菲涅尔衍射积分公式为:式(4)中:

t1和t2分别表示任意两个时刻点,k(ω)表示波数,k(ω)=n(ω)ω/c,n(ω)表示介质折射率,ω表示光波频率,

c表示真空中光速,

r1和r2表示z处的位置矢量,r1=(x1,y1),r2=(x2,y2),AS、BS和DS表示空间域ABCD光学系统的变换矩阵元,AT、BT和DT表示时间域ABCD光学系统的变换矩阵元。

8.根据权利要求7所述的部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:将互相干函数的式(1)、(2)和(3)代入广义惠更斯‑菲涅尔衍射积分公式的式(4)中,得到:

Γ(r1,r2,t1,t2,z)=Hs(r1,r2,z)HT(t1,t2,z),(5);

式(5)中:

经过运算,由式(6)得到:HS(r1,r2,z)=HS(x1,x2,z)HS(y1,y2,z),(8);

式(8)中:

式(9)中:

αs=(α1+α2)/2,αd=α2‑α1,(α=x,y),其中,空间域ABCD矩阵为:经过运算,由式(7)得到:式(10)中:

td=t2‑t1,

时间域ABCD矩阵为:

上述各式中,假设介质折射率:n(ω)=naω+nb;

na=β2c,

nb=β2ω0c‑c/vg,β2表示群速度色散参数,vg表示群速度,

s表示脉冲啁啾参数。

9.根据权利要求1所述的部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法,其特征在于:式(8)和式(10)中,r1=r2=r和t2=t1=t时,部分空间部分时间相干脉冲光源的时空强度表达式为:

式(11)中:

cosh(·)表示双曲余弦函数。