高斯-贝塞耳光束的Z-扫描技术

对使用高斯 -贝塞耳 (GB)光束的Z -扫描技术理论进行了研究 ,结果发现 :理想高斯光束即使有一个很小偏离 ,也会导致测量灵敏度的显著变化 ;用一个小的贝塞耳光束调制高斯光束 ,Z -扫描的灵敏度比用常规的高斯光束增加 40倍以上 .

高斯-贝塞耳光束在湍流大气中的传输特性

根据广义惠更斯-菲涅耳原理,推导高斯-贝塞耳光束在湍流大气中传输时光强分布变化规律的理论公式.研究高斯-贝塞耳光束在湍流大气中的传输特性,讨论湍流扰动强弱及拓扑荷数大小对其传输特性的影响.研究结果表明,湍流扰动强弱及拓扑荷数的大小都会影响光束的传输特性.当拓扑荷数相同时,湍流扰动越强,则光强分布变化越快;当湍流扰动相同时,光强分布变化速度随拓扑荷数的增大而减小.

贝塞耳光束的特性和无衍射光束相关概念的分析

基于我们的工作，本文分析了无衍射光束的物理意义，贝塞耳光束的传输变换和聚焦特性。然后，对与无衍射光束有关的一些易于混淆的概念提出了我们的看法。最后，对主要结果加以总结。

轴棱锥非圆对称加工误差对贝塞耳光束质量的影响

在惠更斯-菲涅耳衍射积分理论和稳相法的基础上,分析了轴棱锥非圆对称加工误差对其所产生的零阶贝塞耳光束(J0光束)质量的影响,对CCD拍摄的贝塞耳光斑图样进行了数值模拟。计算结果指出,当轴棱锥的截面为圆对称的理想加工时,轴棱锥产生的光场分布为近似理想的零阶贝塞耳光。当存在非圆对称加工误差,且截面为椭圆形时,衍射光斑将偏离J0光.随着椭圆半长短轴之差的增大,偏离程度增大。实验结果和理论模拟吻合得很好。

高阶贝塞耳光束及其传输特性的研究

本文首次提出了高阶贝塞耳(Bassel)光束的概念,并详细研究了高阶贝塞耳光束通过变换矩阵为光学系统的传输特性.

浸液式组合轴棱锥产生长距离无衍射贝塞尔光束

设计了由负轴棱锥、折射率匹配液、正轴棱锥组成的浸液式组合轴棱锥.理论分析表明:浸液式组合轴棱锥系统与传统轴正棱锥等效,同时可有效提高最大无衍射传输距离;系统产生的最大无衍射距离与负轴棱锥的底角、折射率,匹配液的折射率,正轴棱锥的底角和折射率这五个量有关,极大地增加了系统设计的灵活性,拓展了光学材料的选择范围,降低了光学元件的加工难度.

无衍射光束理论与实现

无衍射光束具有中心光斑直径小且传播距离远的特点。将其应用于光学精密测量可以解决许多传统光学无法解决的难题。本文给出零阶及高阶贝塞耳无衍射光束理论及实现方法，并给出各种实现方法的比较及无衍射光束的应用范围。

四类光束通过圆孔的衍射特性

为了进一步研究贝塞耳光束,贝塞耳-高斯光束的衍射特性,本文应用标量衍射理论,分别计算了4类典型光束,即平面波、高斯光束、贝塞耳光束和贝塞耳-高斯光束,通过圆孔硬边光阑后的轴向和横向光强分布。通过与熟知的平面波和高斯光束的衍射场分布进行比较分析,总结了贝塞耳光束,贝塞耳-高斯光束通过光阑后的衍射传播特点。

胶片扫描法精测微米光斑

为了精确测量零阶贝塞耳光束的中心亮斑半径,采用彩色反转胶片作为记录媒质,通过滚筒扫描的方法将底片上的图像转为数字图像,在对数字图像做必要的处理后,测量出氦氖激光的零阶贝塞耳光束的中心光斑半径为16.77μm±0.01μm,与理论计算值15.16μm吻合良好。实验结果表明,采用胶片测量微米量级的光斑具有高精度、低成本,可测截面面积大的优点,在1Hz超短脉冲实验中,可以替代甚至超越了常规的激光光束分析仪。

轴棱锥椭圆加工误差产生畸变无衍射光束的修正

轴棱锥的斜入射和加工误差对产生零阶贝塞耳光的光束质量有很大影响,而轴棱锥的加工误差常常是轴棱锥圆形横截面被加工成椭圆.由衍射理论和几何光学方法出发,分析了圆轴棱锥的斜入射和椭圆轴棱锥的正入射对产生贝塞耳光束质量影响的等价性.根据理论计算,模拟了圆轴棱锥的斜入射和椭圆轴棱锥加工误差的衍射光斑图.提出利用轴棱锥旋转法修正椭圆轴棱锥对无衍射贝塞耳光束质量的影响,获得了近似理想的贝塞耳光束,理论分析与模拟和实验结果基本相符.

无衍射光束的特性和生成方法

介绍了无衍射光束的概念和传输性质，描述了应用常规的光学元件和计算机产生的全息图生成无衍射光束的方法及其潜在的应用价值。