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摘要几年来，激光束的传输变换是物理通信方面的重要基础课题。自从2003年Wolf提出了偏振相干统一理论，统计光学得到了进一步的理论支持，通过复杂光学系统的各种光源，其传播过程中的矢量光束特性可以使用交叉谱密度矩阵表达，矩阵形式的光束表达包含了光束相干、偏振特性的相互影响。基于这一理论，通过张量计算方法推导，最后进行数值模拟计算，本文系统的研究了部分相干高斯-谢尔模光束通过渐变梯度光纤的传输性质，我们发现由于光纤具有梯度折射率，使得光束的斯托克斯参数、偏振度、相干度具有周期性。光束的初始参数将影响传播过程中上述各参数的值。这一研究结论将对光纤通信提供理论帮助。30600
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关键词 部分相干偏振 梯度光纤 交叉谱密度矩阵
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Second order factor of a stochastic electromagnetic beam in a gradient-index fiber
Abstract
Recently,The propagation and transformation of laser beams had became a fundamental subject of physical communications. In the year 2003, Wolf indicated in his new theory of coherence and polarization that the coherence and polarization of light are two closely related aspects ,that enriched the statistical optics.The relationship between coherence and polarization properties of partially coherent electromagnetic beams can be illustrated by the cross一spectral density(CSD). Based on wolf's theory and also with the help of the tensor method.we do a systematic study of the evolution properties of an electromagnetic Gaussian Schell-model beam propagating through a gradient-index (GRIN) fiber.Eventually，We find that the Stokes parameters , degree of polarization and coherence exhibit periodicity.The parameters of the source affect the the values of parameters mentioned above during the propagation.The result will provide theoretical support for optical fiber communications.
Keywords Partially coherent partially polarization; Cross-spectral densitymatrix; gradient-index fiber
目 次
1 引言 1
2.1 矩阵光学方法 4
2.2 光束传播基本理论 5
2.3 部分相干偏振统一理论 7
2.4 斯托克斯参数 7
2.5 Wigner分布函数 9
2.6 因子 9
2.7 小结 11
3 部分相干EGSM光束在GRIN光纤中的传输 12
3.1 部分相干EGSM光束 12
3.2 GRIN光纤中传播的EGSM光束其斯托克斯参数的变化 14
3.3 GRIN光纤中传播时，EGSM光束偏振情况的变化 17
3.4 GRIN光纤中传播时，EGSM光束相干情况的变化 18
3.5 EGSM光束在光纤中的偏振特性的演化 20
3.6 因子 23
结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 引言
自上个世纪1960年，科学家maiman制造出世界首台红宝石激光器起[1]，时至今日，不过半个多世纪。但它已经以高度相干性，高能量，良好的方向性，在科学探索和工业生产中发挥了无可替代的作用。近年来更是在远距离通信方面受到人们的广泛关注。由于激光在大气系统、各种介质和光纤中有着不同的传输特性，带来不同的应用效果。关于光束自身的性质和测量有了深入的讨论，如关于光束发散性质，干涉性质，偏振性质和能量变化的研究。关于光在光学系统中传输的研究，早在1970年，collins由基本衍射理论推导了光学系统中相干光束的传播性质，得到了柯林斯公式，其积分核由光学系统的ABCD矩阵得到[2]。1982年王绍民等人进行了进一步推广，应用collins公式，得到了在失调光学系统中的衍射积分公式[2]。在此之后的1988年，林强等人依据空间复曲率张量，得到了计算非对称光学系统的衍射积分，给出张量形式的ABCD矩阵的定义[4,5]。然而，高相干性的激光在实际应用中容易发生散斑和强烈的衍射。实际应用中可利用相位原件、调制器减低激光的相干性，使激光得到更加广泛的应用。