贝塞尔光束的圆孔衍射特性研究

贝塞尔光束由于具有无衍射传输特性和自恢复特性而被广泛应用于粒子捕获和生物光子学等领域.采用柯林斯衍射积分公式研究了贝塞尔光束经过小直径圆孔障碍物后在无衍射传输区域以外的衍射特性,并利用直径为100μm和150μm的圆孔障碍物进行了实验验证.结果表明,在圆孔所确定的无衍射传输区域以外,衍射光斑不再符合贝塞尔结构分布,而是外环较亮、中心较弱,同时存在多个更弱中间圆环的多环结构,环数与圆孔允许通过的贝塞尔光束环数一致,各环尺寸随传播距离线性发散.另外,根据模拟结果,在衍射区域以外的"中空"演化现象随着圆孔障碍物孔径的增大逐渐明显,且各环的光强维持恒定比值,不随传输距离改变.通过对贝塞尔光束过小孔径圆孔障碍物后的衍射特性研究,进一步丰富了当前的贝塞尔光束衍射传输理论,对贝塞尔光束的应用研究具有指导意义.

空心高斯光束通过光阑透镜系统的传输特性

为了研究空心光束通过硬边光阑透镜傍轴ABCD光学系统后的传输特性,利用柯林斯衍射积分公式,推导出了空心高斯光束通过受圆孔硬边光阑限制的傍轴ABCD光学系统的传输公式,所得公式可用来描述空心高斯光束通过任意傍轴ABCD光学系统的传输。研究了光阑、透镜以及光阑透镜系统对空心高斯光束传输特性的影响,并用数值例做了详细说明。结果表明,光阑和透镜均会使光束的光场分布向源平面前移,光阑会破坏空心高斯光束的空心性,而单纯的透镜只改变光场分布,不会破坏光束的空心性。这一结果对于空心光束的产生和应用有理论指导意义。