透镜轴棱锥光学系统设计

利用轴棱锥(Axicon)产生无衍射贝塞尔(Bessel)光具有结构简单、转换效率高、光损伤阈值高等优点,但是由于它是锥体结构,存在加工难度大、成本高等缺点.利用球面透镜的球差设计出具有类似Axicon功能的双透镜系统.即透镜轴棱锥(Lens axicon),它是由两个普通的球面透镜胶合而成的.通过对出射光线的控制,利...     

蓝光LED产生局域空心光束

利用非相干蓝光LED和轴棱锥-透镜系统直接产生局域空心光束,证实了非相干光源通过轴棱锥-透镜系统可以得到局域空心光束。利用衍射理论和多波长叠加原理分析了具有一定频宽的部分相干光入射轴棱锥-透镜系统后的光场分布,并模拟了光束传输变换过程的三维光强分布及不同位置处的截面光强分布。实验采用蓝光LED结合轴棱锥-透镜系统产生局域空心光束,利用体视显微镜对不同位置处的光束截面光强分布进行记录。实验结果与理论分析相吻合,研究结果扩展了LED的应用,对粒子囚禁、原子冷却具有一定的指导和现实意义。     

高稳定高能量被动调Q激光

在普通被动调Q激光器中引入抗共振环（ARR）结构。以Cr^4 :YAG晶体、BDN染料片和LiF:F2^-色心晶体作为可饱和吸收体，采用平面-ARR介稳腔和凸-ARR非稳腔，得到了输出能量大于80mJ、超伏小于1.5％的高稳定大能量调Q单脉冲输出。利用ARR的光栅效应和饱和吸收的机理很好地解释了实验结果。     

环形孔径对部分相干光光谱的影响

本文推导了部分相干光在经过环形孔径之后,远场轴上点的光谱S(ω)与环形孔径处光的光谱S~(0)(ω)之间的关系。数值计算结果表明,S(ω)不仅依赖于S~(0)(ω),而且还与环形孔径处光的相干性以及环形孔径的参数有关。     

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。     

凸—ARR非稳腔Nd：YAG／LBO,BBO锁模激光的腔内SHG

根据高效倍频转换对相关参数的要求,选择优良倍频晶体ＬＢＯ和ＢＢＯ作为腔内部频元件,利用凸－ＡＲＲ非稳腔对撞脉冲锁模（ＣＰＭ）Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光器实现高效倍频转换,倍频能量转换效率分别为６５．３％和４３．６％。     

纳秒Bessel光束截面光强的分布

由衍射积分理论给出平行光通过轴棱锥后的光场分布表达式,模拟得到Bessel光束截面光强分布图.利用轴棱锥法,以平-抗共振环(ARR)介稳腔Nd:YAG调Q激光器为光源,获得高稳定的纳秒Bessel光脉冲.通过胶片扫描法和激光光斑能量分布的三维可视化方法,获得纳秒Bessel光截面光强的二维及三维能量分布图.实验结果与理论模拟基本吻合.实验结果表明,通过上述方法得到的分布图达到了比DataRay公司的Taper-CamD-UCM-20-15型光束分析仪要高的图像分辨率,是一种记录ps、甚至fs超短光脉冲空间能量分布的有效方法.     

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。     

增大Bessel光束无衍射距离的凹透镜系统

根据传统轴棱锥法产生Bessel光束的原理和凹透镜的几何光学效应,设计并模拟了一套提高Bessel光无衍射距离的光学系统。利用凹透镜的发散特性,将其分别放置在轴棱锥的前方与后方,使用Math CAD软件进行模拟并与传统轴棱锥法进行比较,得出结论:在轴棱锥前方放置凹透镜使Bessel光的无衍射距离从244 mm增大至638 mm,同时增大中心光斑半径。在轴棱锥后方放置凹透镜使Bessel光的无衍射距离从244 mm增大至406 mm。使用He-Ne激光作为光源进行实验验证,实验结果与理论分析及仿真模拟基本一致。可根据实际要求选择凹透镜的曲率半径和位置,得到无衍射距离较大、质量较高的Bessel光束。