一阶贝塞耳光束的存在和演示

一阶贝塞耳光束是标量波动方程的一个特解，本文用瑞利一索末菲衍射理论证明了它的存在并作了实验演示。     

径向平方贝塞耳函数调制高斯光束的研究

在一般情况下从近轴波动方程出发直接推导出变量为径向平方的贝塞耳函数调制的高斯光束是其解,并研究了它在自由空间中的传输特性。     

径向平方贝塞耳函数调制高散光束的研究

在一般情况下从近轴波动方程出发直接推导出变量为径向平方的贝塞耳函数调制的高斯光束是其解，并研究了它在自由空间中的传输特性。     

利用无衍射贝塞耳光束多层面操控微粒

从理论上对无衍射贝塞耳(Bessel)光束的光强分布进行描述,模拟了贝塞耳光束经过障碍物后,不同传播距离的二维光强分布.进行了贝塞耳光束二次重建的实验,测定了相关的参量.实验所用障碍物的大小分别为400 μm,520 μm时,其最小重建距离分别为44 mm,60 mm.这说明障碍物的尺寸越小越容易重建.理论与实验证实,在一定的条件下,被障碍物阻碍的贝塞耳光束在自由空间里可以重建并且可以多层面地重建,研究结果可用于多层面微粒的操控.     

洛伦兹光束通过一阶轴对称光学系统的传输变换特性

从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分出发,导出了洛伦兹光束通过一阶轴对称光学系统传输变换的解析公式.给出了洛伦兹光束的束宽、瑞利长度和发散角的表达式,讨论了这些参量通过自由空间的变换规律.结果表明,洛伦兹光束的瑞利长度大于高斯光束的瑞利长度,洛伦兹光束光斑半径的扩展速度慢于高斯光束,洛伦兹光束的远场发散角小于高斯光束的远场发散角.结果还表明,自由空间中洛伦兹光束的束宽、瑞利长度和发散角的变化规律与高斯光束相应参量的变化规律相同.     

圆柱偏振贝塞耳-高斯光束经高数值孔径透镜的聚焦

利用里查德-沃耳夫(Richards-Wolf)矢量衍射积分模型,推导了圆柱偏振贝塞耳-高斯(CPBG)光束经高数值孔径透镜聚焦的光场表达式,并用数值计算分析了各相关参数的取值变化对焦面及焦点附近光强分布的影响。研究表明,焦面光强大小及光强剖面形状与贝塞耳函数项相关参数β,偏振旋转角0,光束束腰宽度w0和数值孔径角α的取值相关。通过控制各相关参数的取值,在聚焦场中获得了有广泛实际应用的具有涡旋性质的局域空心光束和平顶光束。     

慧差对矢量偏振贝塞耳-高斯光束聚焦场的影响

利用Richards-Wolf矢量衍射积分公式,获得矢量偏振贝塞耳-高斯光束经具有初级慧差的高数值孔径系统聚焦后的三维光场复振幅函数,模拟了不同慧差系数下聚焦光场的纵向分布,以及焦平面和光轴上的光强。研究表明,初级慧差的存在导致矢量偏振贝塞耳-高斯光束的会聚光场发生偏移和变形,焦平面光强的分布和光轴上的光强峰值都受初级慧差和入射光偏振态的共同影响,偏振态和初级慧差不影响聚焦光场在光轴上的对称分布。     

QBG光束的传输特性

对变量为径项平方的贝塞耳函数调制的高斯光束(QBG光束)通过一阶ABCD光学系统的传输变换进行了研究,由广义菲涅耳衍射积分出发推导出了普适的传输变换公式,以QBG光束通过薄透镜系统的情况进行了分析与讨论,对详细的数值计算结果进行了分析与讨论.     

余弦高斯光束的传输特性

对新型光束——余弦高斯光束在无光阑情况下自由空间的传输及通过薄透镜的传输和聚焦特性进行了分析计算.给出了在自由空间传输及通过薄透镜聚焦场的解析式,以及轴上光强和相对焦移的解析表达式,并对计算结果进行了比较.     

部分相干光光束并合的光束传输变换特性

运用维格纳(Wigner)分布函数(WDF)研究了高斯-谢尔模型(GSM)描述的部分相干光-光束并合的光束传输特性.推导出了并合光束的光束传输因子(M2因子)、峭度因子(K因子)以及光强分布的解析表达式.研究表明,并合光束的M2因子、K因子、光强分布和束宽依赖于总的空间相干度α,间距xd,束腰宽度ω0和GSM子光束数目N,如果子光束具有较大的α值,并合光束在远场更能达到较高的峰值光强和较窄的束宽.     

一类新型平顶光束的传输特性研究

利用Li近期提出的平顶光束新模型,分别推导出柱坐标系下平顶光束的M^2因子和通过傍轴ABCD光学系统传输后光场分布的解析公式。以透镜系统为例。给出了柱坐标系下平顶光束聚焦场分布的解析表达式．并对平顶光束的聚焦特性进行了详细分析。研究表明,平顶光束的M^2因子仅由其阶数M确定,其聚焦特性与阶数M以及系统的菲涅尔数N等有关。     

新颖旋转涡旋光束的传输特性研究

正涡旋光束的相位分布具有螺线形,其相位因子为exp(imθ),光束中的每个光子携带m的轨道角动量,其中m称为拓扑荷数、从傍轴波动方程出发,一是推导出一种新颖旋转涡旋光束的解析解,解析结果表明,该旋转涡旋光束在传输过程中旋转,而且该新颖旋转涡旋光束的光斑像"X"形状、二是数值模拟傍轴波动方程。三是采用计算全息和空间光调制器的技术在实验中观察了不同传输距离处的光斑。通过以上研究表明,新颖旋转涡旋光束的解析结果、数值结果与实验结果吻合较好。此外,通过实验还测量了不同分布因子对光斑结构的影响,从而验证了新颖旋转涡旋光束的旋转以及保持"X"形状的特性。研究结果进一步完善了旋转涡旋光束,为实现新型奇特光束提供了科学的理论和实验依据、     

高阶贝塞尔-高斯光束通过一阶失调光学系统的传输

使用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分和增广矩阵,研究了Bessel-Gaussian光束通过失调一阶ABCD系统的传输特性。证明了在失调光学系统的作用下,Bessel-Gaussian光束不再保持其原有光束形状,光束也由原来的一环变为后来输出的双环光束。并且可以通过控制横向失调量E来调节中心暗区的大小。给出了Bessel-Gaussian光束通过失调一阶透镜光学系统的传输特性。     

高阶贝塞尔2高斯光束通过一阶失调光学系统的传输

使用广义惠更斯2菲涅耳衍射积分和增广矩阵,研究了Bessel2Gaussian光束通过失调 一阶ABCD系统的传输特性。证明了在失调光学系统的作用下, Bessel2Gaussian光束不再保持其原有光束形状,光束也由原来的一环变为后来输出的双环光束。并且可以通过控制横向失调量E来调节中心暗区的大小。给出了Bessel2Gaussian光束通过失调一阶透镜光学系统的传输特性。     

双曲余弦平方高斯光束的传输特性研究

考察了双曲余弦平方高斯光场在一阶光学系统中的传播性质,发现在近场衍射区(Fresnel衍射区),其光场强度分布几乎与输入平面上的场强分布结构没有差别,输入平顶场强分布仍呈平顶场强分布结构。     

洛伦兹-高斯光束的传输特性

洛伦兹-高斯光束是用于描述某些发散程度较大的激光光源而引入的,在源平面上的q参数趋向于无穷的条件下,洛伦兹-高斯光束退化为洛伦兹光束.基于柯林斯积分公式,导出了洛伦兹一高斯光束经傍轴abcd光学系统的解析传输公式,进行了相关的数值计箅以揭示其傍轴传输特性.基于矢量瑞利-索末菲衍射积分公式,导出了矢量洛伦兹-高斯光束非傍轴条件下的解析传输公式,进行了相应的数值计算;作为一般公式的特例,给出了相应的远场表达式和傍轴结果.     

高斯光束的光谱传输特性分析

为了研究光束的光谱传输特性,根据广义惠更斯-菲涅耳原理,推导了高斯光束光谱经自由空间和湍流大气传输的表达式,并以中心频率为1.78×1015rad/s、谱宽为8.39×1013rad/s的高斯光束为例进行了数值分析。结果表明,高斯光束传输过程中,z轴附近光谱存在少量蓝移,离轴距离增大到约为0.5w(z)时,光谱由蓝移变为红移,湍流效应对离轴较远点的谱移现象有比较明显的抑制作用,而增大源光谱的带宽,则会使谱移现象更显著;计算1.78×1015rad/s和1.75×1015rad/s两束单色光传输5000m时传输截面上的光强分布发现,对于某个横向位置,源光谱中心频率激光的强度会比某个其它频率激光的强度小,产生传输截面上的谱移现象,谱移现象随各参量的变化规律可由高斯光束的束腰变化规律和湍流效应对光束的展宽效应进行解释。     

环形腔内光束的传输特性

本文以四面镜8字形稳定环形腔为代表,利用传输矩阵法、等效厚透镜法和腰斑处为参考面展开等三种方法,对环形腔内光束的传输特性作了详细的计算和分析,并与驻波腔的结果进行了比较。对象散的影响亦作了讨论。     

部分相干平顶光束的传输特性

采用超高斯－谢尔模型光束来描述部分相干平顶光束,推导出光束传输M^2因子,利用广义惠更斯－菲涅尔衍射积分,对其聚焦特性进行了分析,并对其焦面上的功率（能量）集中度进行了讨论。