平顶多高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究了平顶多高斯光束通过球差透镜的聚焦特性。推导出轴上光强分布的表达式,并对轴上光强进行大量的数值计算及分析。研究结果表明,当平顶多高斯光束的阶数N一定时,透镜的球差将在很大程度上影响光束的聚焦特性;当透镜的球差一定时,N值的改变将影响轴上最佳聚焦点的位置;当无球差时,轴上最佳聚焦点并不在几何焦点处,轴上最佳聚焦点位置随着N值增加向几何焦点靠近,例如当阶数N由0增大为1时,则归一化最佳聚焦点由0.91增大到0.98。

高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

基于广义惠更斯 菲涅耳衍射积分公式 ,在较为普遍情况下 ,对高斯光束通过球差透镜的聚焦特性作了研究 ,给出了数值计算例。分析表明 ,当入射光束束腰宽度较小时 ,结果与文献[1]和文献 [2

球差透镜对超高斯光束光束质量影响的研究

根据束宽的传输方程 ,采用双曲线拟合的方法 ,计算了超高斯光束通过球差透镜后的M2 因子。同时还研究有球差的超高斯光束在透镜几何焦面和实际焦面上的桶中功率 (PIB)。以M2 因子和PIB作为光束质量评价的参数 ,进行了详细的数值计算来说明球差对超高斯光束光束质量的影响 ,并与有球差的高斯光束做了比较。

高斯光束通过环状球差透镜后的光束质量

以桶中功率 (PIB)及 β值为光束质量评价参数 ,分析了环状球差透镜的遮拦比、球差系数等参数对高斯光束光束质量的影响。值得指出的是 :(1)由于焦移 ,在实际焦面比几何焦面上可得到更大的PIB ;(2 )适当选用负球差环状透镜可实现 β <1。

高斯光束经过负球差透镜的聚焦

本文讨论高斯光束经过负球差透镜的聚焦，得到了聚焦光场轴上点的光强分布的表示式，并对其进行数值计算。数值计算结果表明，在负球差的情况下，得到光强的最大点位置（最佳聚焦点）相对于无球差情况，往透镜方向移动，并且，最佳聚焦点的光强较无球差时大，当Ｎｗ＝１，Ｎａ＝５，ｋＳ１＝－０．２时，得到的最佳聚焦点的光强是无球差时的１．３４倍。本文还讨论了透镜的菲涅尔数对聚焦光场分布的影响。结果表明，当透镜的菲涅尔数小于１时，球差对高斯光束的聚焦的影响可以忽略。

高斯光束经过球差透镜聚焦而产生的焦移

高斯光束经过球差透镜聚焦而产生的焦移蒲继雄唐崇忻（华侨大学泉州３６２０１１）高斯光束经过透镜的聚焦是近十多年来人们广泛注目的研究课题。理论与实验结果都表明，高斯光束经过透镜聚焦，其聚焦光场的光强最大值并不在几何焦点处，而是处于透镜与几何焦点之间，即出...

超高斯光束经光阑球差透镜后的光束质量评价

以桶中功率 (PIB)、β参数和 η参数为激光光束质量评价参数 ,对超高斯光束经有方环光阑球差透镜后的光束质量作了详细的研究。大量数值计算和物理分析表明 ,超高斯光束经有方环光阑透镜后的光束质量与方环遮拦比、透镜球差和超高斯光束的阶数等因素有关。采用适当的负球差透镜 ,在实际焦面上可得到最大的PIB ,η值和最小的β值 ,从而获得比无球差透镜更好的光束质量 ,甚至使 β <1。

利用球差透镜获得平顶激光光束

利用球差透镜获得平顶激光光束蒲继雄庄其仁（华侨大学电气技术系泉州３６２０１１）单横模激光器输出的激光光束是光强为高斯分布的高斯光束。在许多应用场合，要求激光光束的光强分布是平顶激光光束。人们采用了吸收滤波片、微透镜列阵以及衍射光学元件等方法，把高斯光...

环状光束通过球差透镜的聚焦特性

利用偏心高斯光束相干叠加的方法,建立了柱坐标系下环状光束的新模型。从广义衍射积分理论出发,经过大量数值计算分析,详细研究了环状光束通过球差透镜的聚焦特性,定量分析了环状光束的阶数L,M、偏心高斯光束的束腰宽度w0以及球差系数C4对聚焦光场实际焦点(轴上最大光强)位置以及轴上最大光强的影响。研究结果表明,本文提出的模型可统一描述基模高斯光束和环状光束。在透镜焦距和入射光束波长一定的情况下,环状光束通过球差透镜的聚焦特性不仅与透镜的球差系数C4有关,而且还与环状光束的阶数L,M以及偏心高斯光束的束腰宽度w0有关。

超高斯光束通过球差透镜后的传输特性研究

利用广义惠更斯 -菲涅尔衍射积分 ,并考虑球差的影响 ,对超高斯光束通过球差透镜后的传输特性作了数值计算和讨论。本文所得主要结果对实际光学系统的设计是有用的。

球差透镜聚焦部分相干光束获得局域空心光束

基于Collins公式,研究了空间相干度为零阶贝塞耳函数的部分相干光通过球差透镜后在几何焦平面附近的光强分布情况.研究表明,通过改变部分相干光的光谱相干度,球差系数可以得到平顶光束和局域空心光束.球差系数决定了最佳聚焦点的位置.当球差系数为正时,最佳聚焦点随着球差系数的增大向远离透镜的方向运动,甚至超过几何焦点;当球差系数为负时,最佳聚焦点随着球差系数绝对值的增大向靠近透镜方向移动.另外,在正负球差绝对值相等时,光强分布以几何焦点相对称.

球差透镜对高斯光束质量的影响

根据自由空间束宽的传输方程 ,采用双曲线拟合的方法 ,计算了高斯光束通过球差透镜后的M2 因子。同时还研究有球差的高斯光束在透镜几何焦面和实际焦面上的桶中功率 (PIB)。以M2 因子和PIB作为光束质量评价的参数 ,进行了详细的数值计算来说明球差对光束质量的影响。得出了一些有实际应用意义的新结果。

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 ,随着入射光束光腰半径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。

集成光学非球面消球差双凸波导透镜的研制

针对微透镜制作采用的球透镜研磨,多组分玻璃基板离子交换,结晶化玻璃基板光热法,本文提出非球面消球差双凸波导透镜设计、制备及参数测试方法。该方法根据集成光学原理,研制了一种非球面消球差双凸波导透镜。该透镜数值孔径大,放大倍数高,接近衍射极限,采用光刻、复制工艺,结构简单,一致性好。实验结果表明,NA=0.35,β=6.932,光强分布与理论值一致,达到设计要求。

基于非球面透镜的光纤耦合系统设计

有效将激光耦合进单模光纤是自由空间光通信的关键技术。为了改善聚焦光束质量和降低耦合损耗,首先设计了消球差非球面透镜,并采用精密光纤支架对耦合光纤进行准确定位使耦合光聚焦在光纤端面上。实验表明,该耦合系统的耦合效率达到60%以上。

部分相干光束照射的透镜轴棱锥获得均匀焦线

从部分相干光的交叉谱密度函数传输公式出发,推导了高斯谢尔模型(GSM)光束被球差透镜衍射后轴上光强分布的解析公式,并进行了数值模拟和物理分析。结果表明,具有一定束腰宽度和空间相干度的GSM光束经过负球差透镜聚焦后,可以获得轴上光强的均匀分布。通过改变GSM光束的束腰宽度和空间相干度来实现轴上光强均匀分布的方法很简单,转换效率高。

透镜球差对拉盖尔-高斯涡旋光束聚焦特性的影响及改善方法

涡旋光场调控对涡旋光在激光通信、生物操控等领域的应用研究具有重要意义。为了揭示透镜球差对拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian, LG)涡旋光束传输特性的影响,本文基于菲涅尔衍射理论,模拟研究了不同透镜球差系数下的LG光束聚焦场的强度、相位以及螺旋谱分布。结果表明:光学系统初级球差系数的增大恶化了LG光束聚焦场的强度分布和螺旋相位,弥散了轨道角动量(orbital angular momentum, OAM)。由此,本文提出了一种光阑补偿方案,通过在透镜前添加大小合适的圆孔光阑,以消除透镜像差。光阑补偿后的LG光束聚焦场由星芒状空心分布恢复为空心圆环分布,OAM态保持单一稳定。本研究工作为改善透镜像差对涡旋光的传输影响提供了解决方案。

多色高斯光束的奇点分布和光谱奇异现象

讨论多色高斯光束经过球差透镜后的奇点和光谱变化.基于光传输变换理论,推导出多色高斯光束经过球差透镜后,焦点附近的强度和光谱分布公式,并进行数值模拟.结果发现,在焦平面附近,轴上奇点分布和光谱变化随着拦截比的改变而改变,当拦截比值小于某一特定值的时候,轴上奇点和光谱奇异现象都会消失.另外,当相位奇点消失时,光谱奇异现象并没有立即消失.当球差系数变大的时候,轴上有些奇点将分裂成两个新奇点,此时通过改变拦截比值的大小,可以看到这些新分裂出的奇点将逐渐汇合,并且慢慢消失.

异常空心光束通过球差光阑透镜的聚焦和在焦区的位相奇异特性

研究了用德拜公式对异常空心这类新型光束经过光阑透镜后的聚焦特性.结果表明,异常空心光束的形状一般不能保持传输不变性,但选择合适的截断参数和球差异常空心光束在一定位置可保持其初始光强分布近似不变.在焦区位相奇点会出现移动、产生和湮灭,并与截断参数、球差和光阑透镜半角有关.当无球差时,出现鞍点,奇点对的湮灭过程与鞍点对湮灭相伴发生,导致亚波长结构.用计算例对结果做了说明,并与文献中已有工作做了比较.

集成光学平板光盘读出头研制

采用集成光学方法 ,将非球面消球差双凸波导透镜、双光栅会聚光波导透镜、光波导转向棱镜单片集成在铌酸锂基底上构成光学平板光盘读出头 集成光学平板光盘读出头克服了微透镜光盘读出头体积大、组装复杂的不足 ,实现了光盘读出头的集成化 ,提高了系统的可靠性 光斑理论值 0 .4 75 μm ,实测值 0 .6 7μm .