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Nonparaxial propagation of a vectorial apertured off-axis Lorentz beam
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作者 周国泉 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第5期1853-1860,共8页
Based on the vectorial Ftayleigh-Sommerfeld integral formula and the complex Gaussian expansion of the hardedge aperture function, an analytical propagation expression for a nonparaxial vectorial off-axis Lorentz beam... Based on the vectorial Ftayleigh-Sommerfeld integral formula and the complex Gaussian expansion of the hardedge aperture function, an analytical propagation expression for a nonparaxial vectorial off-axis Lorentz beam passing through a rectangular aperture is derived. The unapertured case, the far field expression and the scalar paraxial result are also presented as special cases of the general formulae, respectively. Some numerical examples are also given to show the propagation characteristics of a nonparaxial vectorial off-axis Lorentz beam through a rectangular aperture. It is indicated that the f parameter, the off-axis displacement and the truncation parameter all play an important role in determining nonparaxial propagation behaviour. 展开更多
关键词 vectorial rayleigh-sommerfeld integral nonparaxial vectorial off-axis Lorentz beam rectangular aperture
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入射激光对激光扫描共聚焦显微镜分辨率的影响 被引量:21
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作者 肖昀 张运海 +1 位作者 王真 黎发志 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期31-38,共8页
利用点扩散函数(PSF)研究了入射激光的偏振态和光束的束腰直径对激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)分辨率的影响。根据Wolf和Richards的矢量衍射积分,建立了LSCM N-1层界面下的照明PSF模型,对零层和两层界面下的PSF进行了计算分析。结果显示:... 利用点扩散函数(PSF)研究了入射激光的偏振态和光束的束腰直径对激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)分辨率的影响。根据Wolf和Richards的矢量衍射积分,建立了LSCM N-1层界面下的照明PSF模型,对零层和两层界面下的PSF进行了计算分析。结果显示:在零层界面下,圆偏振光入射的PSF在xy平面内关于焦点旋转对称,半峰全宽为0.43μm,x向线偏振光入射时PSF在x、y方向的半峰全宽分别为0.48,0.39μm;在圆偏振光入射的PSF中,高斯光束充溢系数为0,1,2,5对应的半峰全宽分别为0.43,0.47,0.62,1.49μm。在两层界面下,当探测深度为50μm时,圆偏振光PSF的半峰全宽为0.26μm,x向线偏振光入射时PSF在x、y方向的半峰全宽分别为0.28,0.24μm;在圆偏振光入射的PSF中,充溢系数为0,1,2,5对应的半峰全宽分别为0.26,0.28,0.32,0.68μm。以上计算结果表明,和线偏振光相比,圆偏振光在一个方向的分辨率优于线偏振光,在相垂直的另一个方向的分辨率弱于线偏振光,圆偏振光PSF在xy平面内关于焦点旋转对称,得到了较好的成像质量;物镜入瞳直径与激光束腰直径比值越小,LSCM的分辨率越好。 展开更多
关键词 激光共聚焦显微镜 矢量衍射积分 点扩散函数 分辨率 偏振态
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非傍轴矢量高斯光束 被引量:2
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作者 吕百达 段开椋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期127-129,168,共4页
对傍轴近似下的光束传输变换问题进行了广泛的研究。但是,当光束有大的发散角或与波长相比拟的小光斑尺寸时,傍轴近似不再成立。已发展了多种非傍轴方法用以研究非傍轴光束的传输问题。对非傍轴光束的研究方法作了总结,使用角谱表示法... 对傍轴近似下的光束传输变换问题进行了广泛的研究。但是,当光束有大的发散角或与波长相比拟的小光斑尺寸时,傍轴近似不再成立。已发展了多种非傍轴方法用以研究非傍轴光束的传输问题。对非傍轴光束的研究方法作了总结,使用角谱表示法和瑞利衍射积分公式对非傍轴矢量高斯光束的传输作了分析和比较。结果表明,基于瑞利衍射积分公式推导出的非傍轴矢量高斯光束在自由空间传输的解析公式在传输距离远大于波长时是严格的解析结果,并且在有光阑的情况下也是适用的。光束的非傍轴性主要由f参数决定,但当有光阑存在时,截断参数也对光束非傍轴行为产生影响。 展开更多
关键词 非傍轴矢量高斯光束 角谱表示法 瑞利衍射积分公式 自由空间传输 光阑
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非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射 被引量:2
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作者 付文羽 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期777-782,共6页
根据矢量瑞利衍射积分公式,对非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射进行了系统的研究,给出了矩孔衍射的解析表达式,并将非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束矩孔衍射轴上、近场、远场和单缝衍射光场分布,非傍轴离轴矢量高斯光束以及非傍轴矢量... 根据矢量瑞利衍射积分公式,对非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射进行了系统的研究,给出了矩孔衍射的解析表达式,并将非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束矩孔衍射轴上、近场、远场和单缝衍射光场分布,非傍轴离轴矢量高斯光束以及非傍轴矢量高斯光束的自由空间传输作为特例统一于一般表达式中,研究表明,在矩孔衍射中,f参数,截断参数以及相对离轴参数共同决定着光束的非傍轴行为。 展开更多
关键词 物理光学 非傍轴离轴椭圆高斯激光束 矢量瑞利衍射积分公式 矩孔衍射
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椭圆矢量高斯光束多孔衍射的光强分布(英文) 被引量:1
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作者 靳龙 张兴强 《宝鸡文理学院学报(自然科学版)》 CAS 2015年第4期21-27,共7页
目的分析奇异光束多孔衍射的精细结构。方法基于矢量瑞利-索末菲衍射积分公式,研究矢量椭圆高斯光束三孔衍射的光强分布。主要讨论在轴上、离轴和不同横截面处,精确光强表达式波印廷矢量〈S_z〉的变化规律。结果分析表明:在共轴情况下,... 目的分析奇异光束多孔衍射的精细结构。方法基于矢量瑞利-索末菲衍射积分公式,研究矢量椭圆高斯光束三孔衍射的光强分布。主要讨论在轴上、离轴和不同横截面处,精确光强表达式波印廷矢量〈S_z〉的变化规律。结果分析表明:在共轴情况下,参数f对〈S_z〉的影响起重要作用,Δ和Λ也能影响光强的演变。而对于离轴情况,在其横截面上,等光强线先是椭圆,在z/λ=2.459 1时,变为圆形,而后又变成椭圆,但其长、短轴方向交换了位置,通过横向光强等高线,可以更清楚地看出光波的这种演化规律。结论可以通过合理选择光学参数,控制多孔衍射对光束传输质量的影响。 展开更多
关键词 激光光学 椭圆矢量高斯光束 矩形三孔 矢量瑞利-索末菲衍射积分
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慧差对矢量偏振贝塞耳-高斯光束聚焦场的影响
6
作者 赵肇雄 刘勇 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期641-646,共6页
利用Richards-Wolf矢量衍射积分公式,获得矢量偏振贝塞耳-高斯光束经具有初级慧差的高数值孔径系统聚焦后的三维光场复振幅函数,模拟了不同慧差系数下聚焦光场的纵向分布,以及焦平面和光轴上的光强。研究表明,初级慧差的存在导致矢量偏... 利用Richards-Wolf矢量衍射积分公式,获得矢量偏振贝塞耳-高斯光束经具有初级慧差的高数值孔径系统聚焦后的三维光场复振幅函数,模拟了不同慧差系数下聚焦光场的纵向分布,以及焦平面和光轴上的光强。研究表明,初级慧差的存在导致矢量偏振贝塞耳一高斯光束的会聚光场发生偏移和变形,焦平面光强的分布和光轴上的光强峰值都受初级慧差和入射光偏振态的共同影响,偏振态和初级慧差不影响聚焦光场在光轴上的对称分布。 展开更多
关键词 物理光学 贝塞耳-高斯光束 Richards—Wolf矢量衍射积分 径向偏振 方位角偏振 慧差
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矢量光场对高密光栅Talbot效应的影响
7
作者 李志超 杨虎 《激光杂志》 北大核心 2017年第3期54-57,共4页
基于麦克斯韦方程组,借助矢势理论,经适当推导得出薄理想导电平面衍射光栅的矢量衍射积分公式。在特定偏振光入射下,给出了塔尔博特距离处衍射场强度分布公式。不作可能影响理论结果的近似条件下,分析了严格的积分形式解的意义。在无法... 基于麦克斯韦方程组,借助矢势理论,经适当推导得出薄理想导电平面衍射光栅的矢量衍射积分公式。在特定偏振光入射下,给出了塔尔博特距离处衍射场强度分布公式。不作可能影响理论结果的近似条件下,分析了严格的积分形式解的意义。在无法得到解析解的情况下,采用离散化方法对不同光栅周期条件下第一塔尔博特距离处的衍射场进行了实验模拟,并对相同光栅周期下,更短波长的衍射结果进行模拟。结果表明,当光栅周期在微米量级,小于2倍波长的情况下,塔尔博特现象不再明显,其塔尔博特距离处的强度分布与光栅出射面的强度分布差异很大。同时,在更短波长的条件下,塔尔博特效应依然有效,对微米结构或者更小的结构应用塔尔博特效应可以采用更短波长的电磁波来实现。 展开更多
关键词 矢量衍射积分 塔尔博特效应 高密光栅
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彗差对线偏振贝塞耳-高斯光束聚焦场的影响
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作者 赵肇雄 刘勇 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期131-134,共4页
利用Richards-Wolf矢量衍射积分公式,获得线偏振贝塞耳-高斯光束经具有初级彗差的高数值孔径系统聚焦后的三维光场复振幅函数,根据复振幅函数模拟了不同彗差系数下线偏振贝塞耳-高斯光束各分量及总光场在焦平面上的光强分布模式。研究... 利用Richards-Wolf矢量衍射积分公式,获得线偏振贝塞耳-高斯光束经具有初级彗差的高数值孔径系统聚焦后的三维光场复振幅函数,根据复振幅函数模拟了不同彗差系数下线偏振贝塞耳-高斯光束各分量及总光场在焦平面上的光强分布模式。研究结果表明,初级彗差使线偏振贝塞耳-高斯光束聚焦光场在焦平面的分布由双轴对称变成单轴对称,光强模式发生改变;各分量及总光场的光强模式中的光斑位置随初级彗差系数的增大偏离光轴;大的初级彗差使焦平面出现干涉条纹。 展开更多
关键词 物理光学 高数值孔径 贝塞耳-高斯光束 Richards—Wolf矢量衍射积分 线偏振 彗差
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矢量非傍轴双曲正弦—高斯光束
9
作者 何仲 康小平 +2 位作者 李刚 钟山 黄宏潮 《琼州学院学报》 2013年第2期4-6,10,共4页
基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,推导出矢量非傍轴双曲正弦-高斯光束在自由空间传输的解析公式,其远场的解析式作为一般传输公式的特例给出。利用所得结果通过数值计算方法分析了矢量非傍轴双曲正弦-高斯光束的传输特性。研究表明,双曲正... 基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,推导出矢量非傍轴双曲正弦-高斯光束在自由空间传输的解析公式,其远场的解析式作为一般传输公式的特例给出。利用所得结果通过数值计算方法分析了矢量非傍轴双曲正弦-高斯光束的传输特性。研究表明,双曲正弦-高斯光束的横向光强分布与偏心参数和传输距离有关。 展开更多
关键词 非傍轴双曲正弦-高斯光束 矢量瑞利-索末菲衍射积分 偏心参数
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离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性 被引量:1
10
作者 倪波 郭利娜 +1 位作者 吴泳波 唐志列 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第3期75-81,共7页
基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,研究了离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性,推导了离轴径向偏振高斯光束在自由空间中非傍轴传输的解析表达式,并与傍轴的情况进行了对比.研究表明:f参数、离轴系数和传输距离对径向偏振高斯光束的非傍... 基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,研究了离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性,推导了离轴径向偏振高斯光束在自由空间中非傍轴传输的解析表达式,并与傍轴的情况进行了对比.研究表明:f参数、离轴系数和传输距离对径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性有着重要的影响,而且,传输距离较远,离轴径向偏振光束的光斑向光轴靠拢,表现出较强的离轴修复能力.这些结论在多束离轴激光束进行光束合成和光束整形的研究中具有重要意义. 展开更多
关键词 离轴径向偏振光束 离轴量 f参数 矢量瑞利-索末菲衍射积分 非傍轴传输特性
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Partially coherent nonparaxial modified Bessel-Gauss beams 被引量:1
11
作者 高曾辉 吕百达 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第2期334-339,共6页
The concept of partially coherent nonparaxial modified Bessel Gauss (MBG) beams is proposed. Based on the generalized Rayleigh-Sommerfeld diffraction integral, the analytical propagation equations of nonparaxial MBG... The concept of partially coherent nonparaxial modified Bessel Gauss (MBG) beams is proposed. Based on the generalized Rayleigh-Sommerfeld diffraction integral, the analytical propagation equations of nonparaxial MBG beams in free space are derived and analysed, and some special cases are discussed. In particular, under the paraxial approximation our results reduce to the corresponding paraxial ones. Numerical calculation examples are given to illustrate the dependence of intensity and spectral degree of coherence on the beam order m, ζ and f parameters, and to compare the difference between the paraxial and nonparaxial results. 展开更多
关键词 partially coherent nonparaxial modified Bessel-Gauss (MBG) beam generalized rayleigh-sommerfeld diffraction integral free-space propagation
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矢量非傍轴厄米-拉盖尔-高斯光束的光束质量 被引量:18
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作者 康小平 何仲 吕百达 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期4569-4574,共6页
基于矢量Rayleigh-Sommerfeld衍射积分,推导出矢量非傍轴圆偏振厄米-拉盖尔-高斯(HLG)光束的远场解析表达式.矢量非傍轴圆偏振高斯光束可作为一般公式的特例给出.将桶中功率(PIB)概念推广到非傍轴范畴,用以描述矢量非傍轴光束的远场光... 基于矢量Rayleigh-Sommerfeld衍射积分,推导出矢量非傍轴圆偏振厄米-拉盖尔-高斯(HLG)光束的远场解析表达式.矢量非傍轴圆偏振高斯光束可作为一般公式的特例给出.将桶中功率(PIB)概念推广到非傍轴范畴,用以描述矢量非傍轴光束的远场光束质量,其中光强用时间平均坡印廷矢量的z分量取代.数值计算和分析表明,矢量非傍轴HLG光束的PIB不仅与束腰宽度与波长之比w0/λ有关,而且还与α参数,模指数n和m以及所取桶的尺寸有关. 展开更多
关键词 矢量非傍轴厄米-拉盖尔-高斯光束 矢量rayleigh-sommerfeld衍射积分 桶中功率
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折射率不匹配引入的像差对共聚焦显微成像的影响 被引量:3
13
作者 肖昀 张运海 檀慧明 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2015年第2期202-210,共9页
为了研究折射率不匹配引入的像差对共聚焦显微镜成像的影响,根据Richards和Wolf矢量衍射积分建立计算模型,分析共聚焦显微镜常用的两种情况中存在折射率不匹配时的点扩散函数(PSF),并通过实验进行验证。光束经过折射率不匹配的油-盖玻片... 为了研究折射率不匹配引入的像差对共聚焦显微镜成像的影响,根据Richards和Wolf矢量衍射积分建立计算模型,分析共聚焦显微镜常用的两种情况中存在折射率不匹配时的点扩散函数(PSF),并通过实验进行验证。光束经过折射率不匹配的油-盖玻片-水聚焦时,探测深度从0.5μm增至10μm,其PSF的z轴半峰全宽(FWHM)从0.4391μm变为0.931μm,其光强最大值从1.161降为0.4119。当探测深度为10μm时,折射率匹配的空气-空气-空气的PSF的z轴FWHM为1.059μm,光强最大值为1;而折射率不匹配的空气-玻璃-水的PSF的z轴FWHM为7.5μm,光强最大值为0.04632。当探测深度较大时,折射率不匹配引入的像差会导致光斑变大和不对称,能量分散,影响成像质量。 展开更多
关键词 共聚焦 折射率不匹配 点扩散函数 矢量衍射积分
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非傍轴矢量高斯光束单缝衍射的严格理论 被引量:4
14
作者 李建龙 吕百达 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期3481-3485,共5页
提出非傍轴矢量光束衍射严格的电磁场理论,并以非傍轴矢量高斯光束的单缝衍射为例加以说明.与基于矢量瑞利-索末菲衍射积分推出的解析结果做了数值计算比较,表明了二者的一致性.对理论的进一步推广做了简要讨论.
关键词 严格的电磁场衍射理论 矢量瑞利-索末菲衍射积分 非傍轴矢量高斯光束的单缝衍射
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矢量非傍轴离轴高斯光束的传输 被引量:5
15
作者 高曾辉 吕百达 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期5144-5148,共5页
基于矢量瑞利-索末菲衍射积分公式,得出了波动方程的一个解,它代表矢量非傍轴离轴高斯光束,其在自由空间的传输方程表示为解析的结果.矢量非傍轴离轴高斯光束的轴上和远场公式,矢量非傍轴高斯光束的传输方程,以及傍轴的结果都可作为一... 基于矢量瑞利-索末菲衍射积分公式,得出了波动方程的一个解,它代表矢量非傍轴离轴高斯光束,其在自由空间的传输方程表示为解析的结果.矢量非傍轴离轴高斯光束的轴上和远场公式,矢量非傍轴高斯光束的传输方程,以及傍轴的结果都可作为一般表达式的特例而得出.研究表明,f参数对光束的非傍轴特性有重要影响,而离心参数也影响非傍轴行为.与共轴情况不同的是,对离轴情况,在y方向存在场的纵向分量. 展开更多
关键词 激光光学 矢量非傍轴离轴高斯光束 瑞利-索末菲衍射积分 f参数 离轴参数 非傍轴高斯光束 离轴高斯光束 传输方程 矢量 瑞利-索末菲 积分公式 一般表达式 波动方程 方程表示
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矢量可控空心光束的非傍轴传输 被引量:2
16
作者 梅掌荣 赵道木 顾菊观 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1675-1679,共5页
提出了矢量可控空心光束概念,可控空心光束可以很好地描写中心光强不完全为零的圆对称空心光束,具有可用多个参量来控制中央暗斑尺寸、形式简单易于分析、其传输变换特性更接近于实际等特点。利用矢量瑞利-索未菲衍射积分公式,导出了矢... 提出了矢量可控空心光束概念,可控空心光束可以很好地描写中心光强不完全为零的圆对称空心光束,具有可用多个参量来控制中央暗斑尺寸、形式简单易于分析、其传输变换特性更接近于实际等特点。利用矢量瑞利-索未菲衍射积分公式,导出了矢最可控空心光束的非傍轴传输解析公式,从所得结果可退化得到傍轴近似结果。利用导出的公式计算分析了矢量可控空心光束在自由空间的非傍轴传输特性,并与傍轴结果进行了比较分析。结果表明矢量可控空心光束在近场很好地保持其空心光场分布特性;参量f和传输距离决定了矢量可控空心光束的非傍轴特性。 展开更多
关键词 物理光学 矢量可控空心光束 非傍轴传输 衍射积分
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四瓣高斯光束经过偏心圆孔限制的矢量非傍轴传输 被引量:1
17
作者 张亮君 张军勇 +4 位作者 张艳丽 陈宝算 刘德安 朱健强 林尊琪 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期25-29,共5页
基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,建立了非傍轴条件下四瓣高斯光束经过偏心圆孔光阑在自由空间传输的矢量场模型。选取倾斜光轴作为参考光轴,借助于硬边圆孔的复高斯级数分解,得到了近场模型下衍射场分布的矢量解析式。通过数值计算和模拟... 基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,建立了非傍轴条件下四瓣高斯光束经过偏心圆孔光阑在自由空间传输的矢量场模型。选取倾斜光轴作为参考光轴,借助于硬边圆孔的复高斯级数分解,得到了近场模型下衍射场分布的矢量解析式。通过数值计算和模拟,详细讨论了f参数、光束阶次、衍射孔位置和截断参数对像场分布的影响,包括衍射场主瓣强度的位置和光束宽度。这些结论有助于更好地理解四瓣高斯光束在离轴非对称光学系统中的传输特性。 展开更多
关键词 物理光学 四瓣高斯光束 矢量瑞利-索末菲衍射积分 硬边圆孔光阑
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