无衍射光束参数的透镜变换

论述无衍射光束的基本参数的确定，提出用望远系统来改变无衍射光束参数的新方法，给出了各参数的变换公式，利用该方法可灵活方便地获得所需无衍射光的无衍射距离和中心光斑半径。     

截断参数对透镜衍射场分布的影响

基于菲涅尔衍射积分和将硬边孔径函数展开成有限项复高斯级数方法推导出了计算透镜衍射光强分布的解析表达式.所得的解析表达式克服了直接计算衍射积分的困难.应用这个表达式研究了截断参数(透镜的半径与高斯光束束腰半径的比值)对透镜衍射场分布的影响.数值结果显示,由于透镜的孔径对高斯光束的截断使得焦点向着透镜迁移,截断参数愈大,焦移量愈大,成像光斑愈大.     

无衍射光束自重建的两种方法

利用透镜聚焦法与障碍物重建法实现无衍射光束的自重建,对无衍射光束自重建的传播特性及其光强分布变化进行数值模拟.结果表明,利用聚焦透镜与障碍物都可以使无衍射光重建,但重建后的无衍射光束的中心光斑的光强都较重建前弱,且光斑半径较大,亮环也较稀疏.利用聚焦透镜实现重建,只要加另一透镜进行矫正,便可得到光束质量非常好的无衍射光,且无衍射距离较重建前更长.利用Bessel光经障碍物重建,无需借助额外的实验装置,便可方便地对粒子进行捕获,而且重建后的无衍射光经过障碍物可再重建.     

一种输出无衍射光束的金属环状波导激光器的光场特性

介绍一种输出无衍射光束的金属环状波导激光器,以横向电(TE)模为例详细分析了金属环状波导谐振腔内的电磁场分布,耦合损耗,输出光束近、远场特性.通过几何光学分析了产生无衍射光的原理,计算了无衍射光的相关参数.由衍射积分理论分析和模拟了输出光束的光强分布特性,所得分析结果与几何光学分析是一致的.结果表明,该器件能够输出无衍射光束.     

实现无衍射光束的纯位相衍射光学元件的设计

实现无衍射光束的纯位相衍射光学元件的设计张静娟王京从霍俊岭（中国科技大学研究生院物理学部北京１０００３９）近几年无衍射光束的研究引起了科研和应用领域的普遍重视。这种无限大自由空间的无衍射光束包含了无穷多能量，原则上来说是不可能实现的。但在有限孔径下的...     

高斯光束通过球差透镜后光强随入射光束光腰半径的变化

根据广义惠更斯－菲涅尔衍射积分公式,利用数值计算,研究了高斯光束通过球差透镜后光强分布随入射光束光腰半径的变化规律。相同球差情况下,随着入射乐束光腰半径ｗ０的增加,球差对衍射光场分布的影响增大。ｗ０越大,衍射光强越大,焦移也越大。本文所得结果对实际应用有一定参考意义。     

论无衍射发散光束

从傅里叶光学的概念出发,指出傅里叶光学的本征模和具有一定特征的一些本征模的组合就是无衍射发散光束,这为寻求和判断无衍射发散光束提供了一个简单的方法．同时也指明对无衍射发散光束的任何有限孔径的截取,所得的都不再是无衍射发散光束,即无衍射发散光速充满全部空间．     

无衍射光束簇

波动方程在笛卡尔坐标系、圆柱坐标系、椭圆柱坐标系及抛物线坐标系下可求得无衍射解,分别是余弦(Cos)光束、贝塞尔(Bessel)光束、马蒂厄(Mathieu)光束和抛物线(Parabolic)光束,它们组成了无衍射光束家族(又称亥姆霍兹光束).介绍这4种光束的具体表达式及光强分布图和自重建过程.最后,对4种无衍射光束进行比较,总结了无衍射光束的应用热点,并展望未来.     

半导体光源产生无衍射Bessel光束的研究进展

通过对时间相干性、空间相干性产生无衍射光束的理论分析和实验对比研究,证实在产生无衍射光束的过程中,空间相干性比时间相干性发挥更大的作用.介绍绿光发光二极管(LED)、宽条形边发射半导体激光器和垂直腔面发射半导体激光器产生无衍射光束的国内外研究进展.对比分析表明:通过提高光源的空间相干性能够明显提高无衍射光束的质量.     

锯齿型衍射光阑的优化设计与制作

在传统几何光阑基础上,利用微细加工技术在其特定区域制作衍射微结构,则可获得既能控制光束大小又能实现光束整形的衍射光阑.针对高功率激光放大系统前端光束形态控制的需求,对可产生平顶超高斯光束的锯齿型衍射光阑的优化设计理论进行了研究,提出引入均方误差和顶部不均匀度两个参数作为优化设计的评价依据,并在此基础上对影响光阑光束控制效果的衍射微结构进行了深入分析,获得了锯齿型衍射光阑关键参数的优化设计方法.最后,提出采用镀膜结合光学光刻的方法,制作了锯齿型衍射光阑.     

Bessel光束经柱透镜的衍射光场

基于空间域中的广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论,导出Bessel光束通过柱透镜光强分布表达式,利用计算机模拟不同传播距离处的截面光强分布.利用轴棱锥产生Bessel光束,光束经过焦距为130 mm的柱透镜,用CCD拍摄柱透镜的后不同传播距离的处光强分布.结果表明:实验所得结果与理论模拟吻合,Bessel光束经柱透镜后将产生唇状焦散光束.     

多色高斯光束照射下透镜轴棱锥的聚焦特性

从菲涅耳衍射积分公式出发,推导多色高斯光束被球差透镜衍射后光强分布的解析公式,进行数值模拟和物理分析.结果表明,光谱半宽σ小的多色高斯光束照射透镜轴棱锥时,不同观察面的光强分布均为J20的形式.随观察平面远离透镜轴棱锥,横向光强第1零点半径逐渐增大;但当σ取值较大时,横向光强分布不再是J20的形式,且横向光强的零点不再明显.对于轴上光强而言,多色高斯光束提高轴上光强分布的均匀性.     

产生长距离Mathieu光束的方法

设计一套提高Mathieu光束无衍射距离的光学系统,并进行数值模拟.根据传统的方法,利用轴棱锥聚焦椭圆高斯振幅调制的平面波产生Mathieu光束;同时,基于凹透镜对光束的发散特性,将其放置在轴棱锥的前方,使Mathieu光束的无衍射距离得到提高.使用Mathcad软件进行模拟,并将新系统与传统方法对比.结果表明:利用凹透镜系统,可以得到无衍射距离大、质量较高的Mathieu光束.     

无衍射J0光束的理论分析

由同一锥面上的平面波叠加,给出无衍射第一类零阶贝塞尔光束(无衍射J0光束)的解.利用衍射积分理论,导出平面波通过轴棱锥后的光场分布.数值模拟轴上光强和横截面光强的分布,结果证明无衍射光束的最大准直距离的模拟结果与几何光学近似完全吻合.同时,讨论光束半径和轴棱锥棱角对最大准直距离的影响.     

无衍射光在直线度误差测量系统中的应用

无衍射光的中心光斑直径很小，且在传播方向上其尺寸不随传播距离而变化．将其应用于直线度误差测量系统，可以获得较高的测量精度．研究了无衍射光束的特性及其实现方法，给出了测量系统的结构和参数．理论分析和实验表明这种新型测量系统可满足高精度测量的要求．     

非相干光源产生无衍射光束的研究进展

介绍非相干光产生无衍射Bessel光束的方法及研究现状,对比透过轴棱锥和环缝装置产生白光无衍射光,以及小尺寸全光纤装置产生白光无衍射光束的方法.研究表明:采用相干光源和非相干光源都可以产生Bessel光束,也都具有无衍射和自重建的特性;非相干光源产生Bessel光束具有对光源要求低,单个光源可产生多种波长的无衍射光等优点.     

无衍射光路中 axicon 透镜倾斜允差的计算

通过基尔霍夫衍射积分来分析ａｘｉｃｏｎ透镜倾斜时衍射图发生的变化，根据衍射图变化的不同特征，确定各种应用条件下对ａｘｉｃｏｎ透镜倾斜量的允差要求．     

使用永磁透镜减小永磁微波离子源引出束流发散的研究

介绍了北京大学重离子物理研究所2.45GHz袖珍永磁微波离子源引出系统的一项改进,即在距该离子源永磁环9cm处加一个长为10cm的永磁透镜。通过计算机模拟和实际测量,对增加此透镜前后比较了磁场分布的变化。模拟计算和实验结果表明,永磁透镜产生的磁场可以有效地聚焦引出的束流,减小引出束流的束斑尺寸。与电磁螺线管透镜相比,该项改进简化了束流传输系统,节省了电功率,并有利于改善离子源区的真空。     

采用轴棱锥检测涡旋光束拓扑电荷数的方法

基于基尔霍夫衍射积分理论,分别推导涡旋光斜入射轴棱锥与凸透镜后的衍射光场表达式.提出一种利用轴棱锥检测光束拓扑电荷数信息的简单可行方案,并将此方案与凸透镜聚焦斜入射涡旋光方案进行对比.研究结果表明:应用轴棱锥聚焦斜入射涡旋光检测拓扑电荷数信息的方式无需对检测点进行严格定标,实际检测工作中该方案更具备灵活性,适用性也更为广泛.通过对设计实验进行验证,实验与理论基本吻合.     

使用永磁透镜减小永磁微波离子源引出束流发散的研究

介绍了北京大学重离子物理研究所2.45GHz袖珍永磁微波离子源引出系统的一项改进,即在距该离子源永磁环9cm处加一个长为10cm的永磁透镜.通过计算机模拟和实际测量,对增加此透镜前后比较了磁场分布的变化.模拟计算和实验结果表明,永磁透镜产生的磁场可以有效地聚焦引出的束流,减小引出束流的束斑尺寸.与电磁螺线管透镜相比,该项改进简化了束流传输系统,节省了电功率,并有利于改善离子源区的真空.