梯度折射率激光准直器的原理与设计

本文研究用单块抛理型梯度折射率棒透镜作激光准直器的原理、特性和设计。     

准直激光束水下光斑的变化规律研究

从光在介质中传输的物理过程出发 ,获得了准直激光束的水下光斑随深度变化的解析表达式 ,可以较好地解释不同水质、不同深度条件下光斑的变化规律     

单模无偏准直器的设计与制作

介绍了单模无偏准直器的原理与测试方法，并对一些制作工艺进行了讨论和比较。     

宽激光束的准直及其准直度的测量方法

本文提出两种快速获得宽准直激光束并确定其准直度的简便方法，即基于薄膜干涉原理的平行平晶法和基于Ｔａｌｂｏｔ自成象原理的莫尔条纹法。给出了两种情况下表征准直度的光束发散角或会聚角的测量公式，并讨论了其测量灵敏度。     

SHINE装置的准直器设计

本文主要介绍了上海硬X射线自由电子激光装置的准直器设计。由于异常束损的功率很高,选用低原子序数的钛合金作为挡块材料,同时为了缩短挡块长度,采取了钛合金和铜沿束流方向上下游排布的双段式结构。FLUKA模拟表明电子在挡块内的电磁级联过程产生大量的次级粒子,对挡块的有限元分析表明异常束损会导致挡块内最高温度达到550℃左右,最高应力不超过材料的屈服强度。     

C-lens准直器回波损耗的理论计算与分析

用矩阵光学和几何光学的方法计算了C-lens准直器的回波损耗，分析了影响回波损耗的各主要因素，并给出了回波损耗对各影响因素的响应曲线，对C-lens光纤准直器的设计和优化具有一定指导意义。     

基于同轴照明和光栅取样的激光束准直远场监测系统

利用高功率激光装置空间滤波器小孔成像和取样光栅的衍射,结合插入的负透镜发散激光来同轴照明小孔,设计出一套新型光路远场监测方案.该方案利用光栅衍射可以灵活取样激光远场,并且在实验平台上进行了实验验证.实验结果表明,其远场监测系统的准直精度达到小孔直径的1.42%,能够满足准直系统远场调整精度(小于小孔直径5%)的要求.     

水下激光成像系统准直器的研究

本文利用高斯光束传输特性,在水下激光成像的特定条件下,提出了设计准直器的一种新方法和最优化设计方案,并给出了最优化的流程图。计算了高斯光束通过准直器的象差,并 同步扫描水下激光成像系统准直器的设计实例。     

一种用于激光二极管阵列快慢轴同时准直的新型准直器

利用光学软件ZEMAX优化设计并实际制作了一种可用于激光二极管阵列(LDA)快慢轴同时准直的新型准直器件,这种准直器利用三维精密调节系统对D型光纤的侧面进行刻蚀,在D型光纤的纵向上形成一个微型柱透镜阵列,其折射率与光纤折射率相同.利用这个微型柱透镜阵列对激光二极管阵列的慢轴进行准直,同时利用D型光纤横向上D型结构对激光二极管阵列的快轴进行准直.准直后的光束发散角为1.82 mrad×10.4 mrad,功率损失在10%以下.     

衍射光学半导体激光器线阵消像散准直器系统误差分析

分析了衍射光学半导体激光器线阵消像散准直器误差的来源 ,推导了相应的计算公式 ,并对设计制作的准直器进行了误差计算与分析 ,指出减小误差的措施。     

无衍射贝塞尔光束的实现方法

无衍射光束是一种新兴的光束，它具有很好的应用前景，本文给出了无射贝塞尔光束的理论背景、实现方法及相应实验结果，比较了这些方法的优缺点，提出了无衍射光束的应用范围。     

无衍射光束的传输

本文使用稳相法对无衍射光束的传输特性作了详细的理论分析,并与高斯光束作了比较.选用轴棱镜产生近似零阶贝塞尔光来的方案,进行有关零阶见塞尔光束传输特性的实验研究,取得了在误差范围内实验与理论计算一致的结果.     

高阶Bessel-Gauss光束的产生方法

高阶贝塞尔-高斯(Bessel-Gauss)光束在一定条件下呈现"无衍射"特性,是一种具有广阔应用前景的空心光束。本文首先对高阶Bessel-Gauss光束的产生方法进行了分析和归类,将其产生方式分为主动式和被动式两大类。其次对获得高阶Bessel-Gauss光束的谐振腔法、几何光学法、光学全息法、计算全息法、非线性光学法等实验方法进行了阐述。最后总结了各种方法产生高阶Bessel-Gauss光束的优缺点。     

Bessel beams from semiconductor light sources

We report on recent progress in the generation of non-diffracting (Bessel) beams from semiconductor light sources including both edge-emitting and surface-emitting semiconductor lasers as well as light-emitting diodes (LEDs). Bessel beams at the power level of Watts with central lobe diameters of a few to tens of micrometers were achieved from compact and highly efficient lasers. The practicality of reducing the central lobe size of the Bessel beam generated with high-power broad-stripe semiconductor lasers and LEDs to a level unachievable by means of traditional focusing has been demonstrated. We also discuss an approach to exceed the limit of power density for the focusing of radiation with high beam propagation parameter M². Finally, we consider the potential of the semiconductor lasers for applications in optical trapping/tweezing and the perspectives to replace their gas and solid-state laser counterparts for a range of implementations in optical manipulation towards lab-on-chip configurations.     

离轴障碍物Bessel光束的重建

利用Hankel理论,对障碍物离轴时Bessel光束的重建过程进行了分析.实验中,用体视显微镜及CCD系统记录了Bessel光束经离轴障碍物遮挡后的光强变化.针对Bessel光束被障碍物阻碍后的重建现象,对轴上障碍物及离轴障碍物两种情况进行了比较.结果表明,两种情况的遮挡均能使Bessel光束重建,不同的是对相同尺寸的障碍物离轴障碍物完全重建比轴上障碍物完全重建需要更长的距离.     

贝塞尔-高斯光束经球差透镜的聚焦特性

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分推导了一种涡漩光束——贝塞尔-高斯光束经球差透镜聚焦后的光场表达式,并利用数值计算分析了球差系数对聚焦光束光强剖面分布的影响。研究表明,通过改变球差系数,可以改变零阶贝塞尔-高斯光束轴上光强最大值点的位置,球差的存在使轴上光强最大值减小。零阶贝塞尔-高斯光束经球差透镜聚焦后不能保持其传输不变性,在几何焦面上光强剖面类似于高斯形分布,而实际焦点所在面上的分布则仍具有零阶贝塞尔函数的特征。对于一阶贝塞尔—高斯光束,球差的存在会改变其横向光强分布。     

空心高斯光束通过光阑透镜系统的传输特性

为了研究空心光束通过硬边光阑透镜傍轴ABCD光学系统后的传输特性,利用柯林斯衍射积分公式,推导出了空心高斯光束通过受圆孔硬边光阑限制的傍轴ABCD光学系统的传输公式,所得公式可用来描述空心高斯光束通过任意傍轴ABCD光学系统的传输.研究了光阑、透镜以及光阑透镜系统对空心高斯光束传输特性的影响,并用数值例做了详细说明.结果表明,光阑和透镜均会使光束的光场分布向源平面前移,光阑会破坏空心高斯光束的空心性,而单纯的透镜只改变光场分布,不会破坏光束的空心性.这一结果对于空心光束的产生和应用有理论指导意义.     

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。     

部分相干光光栅衍射新特性研究

基于Diriehlet边界条件下瑞利一索末菲衍射积分公式,文章推导出了部分相干光光栅衍射场中交叉谱密度的计算表达式,并以高斯一谢尔模型光束为例研究了部分相干光光栅衍射场中光强的空间分布。数值计算发现部分相干光光栅衍射场中存在极值光强的衍射角不随入射点位置改变而改变和衍射场中极大光强的中央有凹陷,且凹陷深度随光束束宽的减小而变大的新特性。最后利用严格电磁场理论比较研究了本文中的结果。     

平顶高斯光束通过透镜序列的传输特性

基于平顶高斯光束通过无光阑限制的ABCD光学系统的传输公式,对平顶高斯光束在透镜序列中的传输作了研究,并给出了数值计算例.