基于光線光學迭代法的強激光非線性自聚焦現(xiàn)象仿真.pdf

1、隨著強激光技術的不斷發(fā)展及其應用的普及，非線性自聚焦效應漸漸成為人們的一項研究熱點。強激光自聚焦效應的仿真模擬對實際應用有著指導性意義。對于大型強激光系統(tǒng)，小尺度自聚焦對介質帶來的損害以及主光束自聚焦對靶面光斑質量的降低都會大大影響系統(tǒng)的設計、裝調以及功能實現(xiàn)。對于激光在大氣中的傳輸，探索其成絲效應帶來穩(wěn)定傳輸模式對激光雷達等實際應用有著重要意義。
　　本文介紹的內容基于相關研究成果及實驗室工作基礎，提出了一種通過迭代法進行光線追

2、跡的仿真方法，并在多種實際情況下將此方法與之前成熟的理論相比較，結果符合度較高。該方法通過將介質大量切片的方式來解決折射率不均勻的問題，通過迭代的方式來解決求解光線方程中遇到的未知參數(shù)問題。此外，本文根據(jù)自創(chuàng)的以元件為基礎的建模方式，對一個實際強激光系統(tǒng)進行建模，并且使用了提出的算法進行仿真，結果符合預期。最后，本文根據(jù)研究熱點，對基于維格納分布函數(shù)的仿真方法進行了嘗試，得出了符合預期的結果。
　　光線追跡方法與傳統(tǒng)的光束傳輸法相

3、比，在兼容性方面有較大的提升，并且能夠直觀地顯示光在傳輸中形成自聚焦的過程，適合工程應用。此外，由于在仿真過程中不使用近軸近似，該方法對于軸外光線的傳輸仿真更加精確。與其它的光線追跡方法相比，該方法嘗試使用了不同的方式來解決關鍵的技術問題，不需要改變求解公式，提升了算法精度的上限。
　　本文完成的工作包括非線性自聚焦的仿真算法、線性追跡與非線性追跡的結合、一種能有效提高設計效率和精度的大型光學系統(tǒng)建模方式，以及對于維格納分布函數(shù)在