论文摘要
本文在分析国内外的研究现状和已有的研究成果的基础上,开展了研究工作,所取得的主要成果包括:使用矢量瑞利-索末菲衍射积分公式研究了非傍轴厄米-高斯（HG）、拉盖尔-高斯（LG）光束以及厄米-拉盖尔-高斯（HLG）光束在自由空间的矢量传输光场,求得了这些模式光束的非傍轴传输光场解析表达式,并给出了相应的远场解析结果。这些结果在傍轴近似条件下,能回归到傍轴理论所得结果。研究表明,非傍轴光束传输光场为矢量场,除了要考虑光场的横向分量外,还要考虑光场的纵向分量。光束参数f越大,光束的非傍轴性、矢量性越强。与微扰级数法等相比,矢量瑞利-索末菲衍射积分公式法有明显优势,瑞利-索末菲衍射积分公式法不仅可得到相对简单的解析结果,便于进一步分析传输光场特性,而且克服了微扰级数解的发散性;用复高斯展开法研究厄米-拉盖尔-高斯光束（HLG）通过矩形硬边光阑ABCD光学系统的传输,推出了任意阶厄米-拉盖尔-高斯光束通过矩形硬边光阑ABCD光学系统的解析传输公式。作为特殊情况,也给出了HLG光束在轴上以及无光阑存在时的光场传输公式。利用柯林斯衍射积分公式,推出了空心高斯光束通过受圆孔硬边光阑限制的傍轴ABCD光学系统的传输公式,所得公式可用来描述空心高斯光束通过任意傍轴ABCD光学系统的传输。研究了光阑、透镜以及光阑透镜系统对空心高斯光束传输特性的影响,并用数字例做了详细说明。结果表明,光阑和透镜均会使光束的光场分布向源平面前移,光阑会破坏空心高斯光束的空心性,而单纯的透镜只改变光场分布,不会破坏光束的空心性。