高斯光束经过负球差透镜的聚焦

本文讨论高斯光束经过负球差透镜的聚焦，得到了聚焦光场轴上点的光强分布的表示式，并对其进行数值计算。数值计算结果表明，在负球差的情况下，得到光强的最大点位置（最佳聚焦点）相对于无球差情况，往透镜方向移动，并且，最佳聚焦点的光强较无球差时大，当Ｎｗ＝１，Ｎａ＝５，ｋＳ１＝－０．２时，得到的最佳聚焦点的光强是无球差时的１．３４倍。本文还讨论了透镜的菲涅尔数对聚焦光场分布的影响。结果表明，当透镜的菲涅尔数小于１时，球差对高斯光束的聚焦的影响可以忽略。     

部分相干平顶高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

 基于部分相干光的传输理论,研究了部分相干平顶高斯光束通过球差透镜聚焦后轴上点的光强分布。数值计算表明:轴上最佳聚焦点随着球差从负到正的变化而向几何焦点方向移动;光束阶数越大,实现最佳聚焦点越过几何焦点所需的正球差值越小;正负球差对应的最佳聚焦点始终分居于无球差时最佳聚焦点的两侧;轴上最佳聚焦点的光强随着球差从负到正的变化而变小;当正负球差绝对值较大时,光强随球差的变化较为缓慢,而在球差值为0附近,光强随球差的变化比较剧烈。     

部分相干平顶高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

基于部分相干光的传输理论,研究了部分相干平顶高斯光束通过球差透镜聚焦后轴上点的光强分布。数值计算表明:轴上最佳聚焦点随着球差从负到正的变化而向几何焦点方向移动;光束阶数越大,实现最佳聚焦点越过几何焦点所需的正球差值越小;正负球差对应的最佳聚焦点始终分居于无球差时最佳聚焦点的两侧;轴上最佳聚焦点的光强随着球差从负到正的变化而变小;当正负球差绝对值较大时,光强随球差的变化较为缓慢,而在球差值为0附近,光强随球差的变化比较剧烈。     

球差透镜聚焦部分相干光束获得局域空心光束

基于Collins公式,研究了空间相干度为零阶贝塞耳函数的部分相干光通过球差透镜后在几何焦平面附近的光强分布情况.研究表明,通过改变部分相干光的光谱相干度,球差系数可以得到平顶光束和局域空心光束.球差系数决定了最佳聚焦点的位置.当球差系数为正时,最佳聚焦点随着球差系数的增大向远离透镜的方向运动,甚至超过几何焦点;当球差系数为负时,最佳聚焦点随着球差系数绝对值的增大向靠近透镜方向移动.另外,在正负球差绝对值相等时,光强分布以几何焦点相对称.     

环状球差透镜对超高斯光束光束质量的影响

以桶中功率及β值为光束质量评价参数,分析了环状球差透镜的球差系数、遮拦比等参数对超高斯光束光束质量的影响。研究表明,在几何焦面和实际焦面的桶中功率曲线是不同的,选用适当参数的负球差环状透镜, 可获得比无球差环状透镜更高功率/能量集中度的光束。     

光束控制系统热效应与球差对激光光束质量的影响

采用Strehl比、桶中功率、β参数和束宽描述远场光束质量，研究了光束控制系统热效应和球差对远场激光光束质量的影响.用四维仿真程序作了详细计算，给出了数值计算结果并进行了物理分析.研究表明，传输通道的热效应和正球差会使远场光强分布扩展，可聚焦能力下降，光束质量变差.有意义的是，当激光发射功率达到一定值时，合适选取负球差会在几何焦面得到比无球差时更高的峰值光强和更好的可聚焦能力.但在以前的工作中，由于焦移，类似的结论是在实际焦面上得出的.非线性热晕的存在是其物理原因，对此用数值计算例子作了说明. 关键词： 高功率激光 热效应 光束控制系统 球差     

柱面球差透镜聚焦部分相干光束的焦移

通过定义聚焦光束的等效菲涅耳数,研究了部分相干光经柱面球差透镜聚焦后的轴上光强分布,得到了相对焦移的简单公式,即相对焦移反比于等效菲涅耳数的平方.结果表明,这种基于等效菲涅耳数的计算聚焦光学系统的焦移方法是计算部分相干光束经球差透镜聚焦相对焦移简单且有效方法.还讨论了一种特殊等效菲涅耳数为纯虚数情况.结果证明,在这种情况下,该相对焦移简单公式仍然有效.     

多色高斯-谢尔模型光束通过球差透镜的光谱变化

基于部分相干光的传输方程研究了多色高斯一谢尔模型光束通过球差透镜的光谱变化。结果表明,多色高斯一谢尔模型光束通过球羞透镜后的轴上光谱与空间相关参量β,球差系数C1,源光谱谱宽σ0,位置z有关。着重分析了球差对轴上光谱的影响,将所得的结果与无像差的理想情况作了比较。当无球差时,轴上光谱仅有蓝移,而有球差时,轴上光谱存在蓝移或红移,并会出现光谱分裂现象。在某些特定位置处,轴上光谱分裂为等高双峰,并有跃变出现。而且,球差对光谱的影响随空间相关性增加而变得明显。当空间相关参量减小到某一值时,光谱分裂消失。     

激光聚焦光学系统设计中球差对光束参数的影响

使用二阶矩和熵束宽定义,对平顶光束通过球差透镜后的光束参数,包括束宽、远场发散角和光束质量因子的变化做了详细研究。结果表明：球差使像方光束参数与理想情况不同;束宽和远场发散角的相对误差随球差系数绝对值的增加和光束阶数的减小而增加;球差使平顶光束通过透镜后的光束质量因子增大;实际焦面上束腰宽度的相对误差与球差系数的正负有关,而几何焦面上束宽的相对误差与球差系数的正负无关。     

高斯光束的象差平衡

本文从有象差时的衍射积分出发,导出高斯光束中心点亮度与波象差方差的关系,依据斯特列尔判据,采用解线性方程组的方法讨论了高斯光束球差及轴外象差的最佳校正形式,并以表格方式给出了最佳校正形式.     

高斯光束照射下的夫琅禾费圆孔衍射

推导了高斯光束照射下夫琅禾费圆孔衍射场的级数角,进而讨论了衍射场的一些基本特征。     

高斯光束照射下的圆盘夫琅禾费衍射

推导了高斯光束照射圆孔或圆盘的衍射场普遍表达式，计算了半波带数接近于零的情况下上述衍射场的数据，进而分析了圆盘衍射场在艾里斑中增加一个暗环的原因。     

基于标量衍射理论下的球面折射微透镜对高斯光束的准直研究

本文应用瑞利-索末菲标量衍射理论分析了具有球面轮廓的折射微透镜对激光器输出高斯光束的准直特性.数值结果显示,在最佳准直条件下,高斯光束经过球面折射微透镜准直后的传输是一个振荡过程;同时,如果不考虑微透镜的衍射效率,当球面折射微透镜的F数越大,高斯光束经过准直变换后的远场发散角越小.     

高斯光束在任意分布的径向梯度折射率介质中传输的计算方法

根据弱波导近似,本文建立了处理高斯光束在任意分布的径向梯度折射率介质中传输的计算方法,并具体计算和讨论了高斯光束腰斑在沿径向呈抛物型分布的介质中随传输距离的变化情况,其数值结果与解析近似符合。     

散斑位移法测量激光高斯光束的空间分布

 提出一种测量激光光束高斯空间分布特征的新方法——散斑位移法。该方法利用光传播的菲涅尔衍射公式和光场的统计规律,给出散斑场光强在散射体位移前后的高斯光束相关函数的表达式。测出相关函数在光路上某一位置的数值,并由此同时求出高斯光束的束腰位置和大小。     

象差实验中观测球差的方法

本文对观测球差的实验装置和方法作了介绍，并附有测量数据。     

EFFECT OF SPHERICAL ABERRATION INTRODUCED BY WATER SOLUTION ON TRAPPING FORCE

Trapping force of an optical tweezers system with an oil immersion objective is calculated with a ray-optics model. Results indicate that the trapping force will be decreased as a result of the introduction of spherical aberration, which is caused by the refractive mismatch between objective oil and water, when the sample manipulated is suspended in a water solution. The effect of spherical aberration will be serious when the detection depth of the optical tweezers is enhanced.     

Using a simple method: conversion of a Gaussian laser beam into a uniform beam

Spherical aberration phenomenon was used to convert the intensity profile of a Gaussian laser beam into a uniform beam profile. The measurements of the beam profile were obtained using a simple optical method.     

轴向球差自动测量系统

介绍球差自动测量系统的结构及工作原理。采用CCD将刀口阴影图细分后经图像去噪、锐化处理，实现阴影图中亮－暗环分界位置的精确定位，步进电机配合精密螺杆在计算机控制下可对刀口的位置进行精密控制。系统实现了对球差的快速、客观、高精度测量。