基于相干衰减器的半高斯激光束的产生实验研究（英文）

根据之前的理论分析(Yaling Yin,et al,Opt.Commun.281(22),5511(2008)),实验上设计了一个由相干衰减器和锋利薄刀片构成的产生无衍射条纹的纯净半高斯激光束的简单光学装置.装置中相干衰减器由两片有机玻璃片和一片塑料薄膜构成,并由马达驱动,该相干衰减器可以有效降低激光场的相干度.实验中,选择氦-氖激光作为实验光源,在传输位置z=0.5 cm处获得了品质因子Q_(SGB)=1:16.42的无衍射条纹的纯净半高斯激光束.实验结果显示,产生的半高斯激光束的品质因子随着传输距离的增加而减少,产生的半高斯激光束的陡峭上升沿的宽度与入射高斯光束的波长和束腰半径无关,这与之前的理论计算结果一致.实验上产生的半高斯激光束因为具有非对称性的强度分布、优良的空间传输特性,所以在现代光学中有广泛的应用.

半高斯激光束在自由空间的传输特性理论研究

基于惠更斯菲涅耳衍射积分理论,对半高斯激光束在自由空间的传输特性进行了详细的理论研究,得到了二维半高斯激光束在自由空间传输时的光强分布计算表达式。数值计算结果表明半高斯激光束在自由空间传输时,在近场有很好的传输稳定性,当传输距离继续增大时,半高斯激光束的最大光强值不断降低,衍射条纹逐渐增多,同时上升沿宽度慢慢展宽,最后在远场转化为对称性光束。数值计算结果还发现对称性越好的半高斯激光束其传输稳定性越好。

实现双半高斯空心光束宽度半径比调谐范围为0.1~1的技术研究

提出了一种利用改进型的卡塞格林光学系统（反射式正圆锥镜和球面反射镜相结合的光学系统）来产生一种光强分布特殊的空心激光束（双半高斯空心激光束）的新方案。详细分析了正圆锥镜的锥角、高斯光束的张角、球面反射镜的曲率半径等因素对该光学系统的球差以及宽度半径比的影响。通过对上述参数的调整,可以很容易获得宽度半径比的可控范围为0.1~1的双半高斯空心激光束。测试结果验证了由该系统所产生的空心光束确属于双半高斯空心光束范畴。