球差透镜对余弦高斯光束聚焦特性的影响

本文基于余弦高斯光束通过球差透镜聚焦的轴上光强分布表达式,讨论了球差系数kS1及高斯光束菲涅耳数Nw对轴上光强的影响。数值计算结果表明负球差可作为获得轴向光强平顶分布的一种方法。当无球差时,最佳聚焦点位于几何焦点的左侧。当透镜具有正球差时,通过改变菲涅耳数Nw可以实现最佳聚焦点由几何焦点左侧zf1快速跃变到右侧zf2,此时出现焦开关现象。球差系数越大,对应的相对跃迁量Δzf=|zf1-zf2|也越大,而临界菲涅耳数(Nw)c则越小,如当kS1=0.5和0.3时,发生跃变的临界点分别为(Nw)0.5=7.03和(Nw)0.3=8.68,其相对跃迁量Δzf分别为0.246及0.146。