干涉理论对聚焦无衍射光产生周期局域空心光束的描述

利用干涉理论对无衍射贝塞尔光束经轴棱锥线聚焦后产生的周期局域空心光束进行描述。计算了产生的局域空心光束的最大无衍射距离。采用几何光学理论和干涉理论对轴棱锥聚焦无衍射光束进行分析,并利用MathCAD软件对沿传输距离变化的光强分布和一个周期内光强的演变情况及对应的光斑图进行数值模拟。实验中采用一个底角为1°的轴棱锥来产生无衍射贝塞尔光束,再经第二个底角为2°的轴棱锥对无衍射贝塞尔光束进行聚焦,通过显微镜和CCD照相机系统对光束进行观察和拍摄,实验和模拟结果相吻合。

周期局域空心光束自重建的理论模拟与实验

利用衍射积分理论和干涉理论分析了轴棱锥对无衍射贝塞尔(Bessel)光束进行线聚焦产生局域空心光束遇障碍发生自重建的全过程。数值模拟了周期局域空心光束的传输情况及轴上放入圆形障碍物后不同位置的截面光强分布图,并计算了障碍物后最小自重建距离。研究结果表明周期局域空心光束遇到障碍物后,会绕过障碍物继续向前传输,并且传输一段距离后恢复原来的周期局域空心光束的特性。设计实验光路图对理论模拟进行了验证,通过显微镜和照相机系统拍摄得到轴上圆形障碍物和方形障碍物前后光束的截面光强分布图,实验与理论模拟相吻合。研究结果使得周期局域空心光束的应用得到了扩展。

产生周期性局域空心光束的新型轴棱锥

周期性局域空心光束是一种在科研上具有较高实用价值的光束。介绍了一种用于产生周期性局域空心光束的新型轴棱锥结构,可以通过在正轴棱锥底部磨削一个与本体同轴,但是底角和尺寸都较小的内凹圆锥面制成。采用几何光学的理论对新型光学元件的光束变换特性进行分析,结果表明其可以等效为两个不同底角的正轴棱锥的组合,并对周期性局域空心光束的相关参数进行计算。用衍射积分理论分析和模拟了新型轴棱锥后的光强分布特性,所得分析结果与几何光学分析基本一致。研究表明,平面波正面入射新型轴棱锥可以产生周期性局域空心光束。

像散对周期性局域空心光束的影响

无衍射贝塞尔光束经轴棱锥线聚焦后可以产生周期性局域空心光束，基于菲涅耳一基尔霍夫衍射理论分别分析了椭圆加工误差和光束斜人引起的像散对轴棱锥聚焦无衍射贝塞尔光束产生的局域空心光束的影响。当椭圆加工误差或者贝塞尔光束的倾斜入射角度控制在一定的小范围内时，像散对周期性局域空心光束的特性影响不大，局域空心光束还保持它的周期性和封闭性，轴棱锥的折射率或底角越大这个范围就越小，局域空心光束就容易受到椭圆加工误差或者光束斜人射引入的像散的影响。该研究结果对周期局域空心光束的应用具有指导意义。