无衍射光束中心光斑的特性研究

为了将无衍射光应用于大景深成像系统中,分析了无衍射光束中心光斑的变化规律。利用菲涅耳衍射理论,讨论了无衍射成像系统中点光源在透镜焦点及焦点前后所产生的无衍射光斑形式。并根据准单色光理论,推导出准单色点光源在不同位置产生的中心光斑的尺寸和强度计算公式。最后,用红色高亮发光二极管作为准单色光源进行了验证实验。实验结果表明,无衍射光束中心光斑的半径随点光源距透镜距离的增大而减小,其强度随点光源距透镜距离的增大而增强。所得的结果为无衍射光应用于成像系统提供了理论依据。     

无衍射光的大焦深成像系统及图像复原

提出了一种光学、数字图像处理技术相结合的可扩大光学系统焦深的新型成像技术.利用轴锥镜产生无衍射光,无衍射光束具有中心光斑直径小且传播距离远的特性,将无衍射光理论与技术应用到成像系统中可加大焦深且无需调焦.介绍了大焦深成像系统的基本原理,分析了系统的焦深,建立了大焦深成像系统实验模型,并用图像复原方法对实验图像进行了较好的恢复.实验结果证明采用无衍射光与图像处理技术相结合增大成像系统焦深的方法能使成像系统在较大的范围内有较好的成像质量.     

全固态调Q激光器产生脉冲Bessel光束

使用连续式输出的砷化镓半导体激光器泵浦的掺钕钒酸钇激光器作为光源,被动式通过轴棱锥产生Bessel光束.在激光谐振腔内加入Cr4+:YAG晶体调Q产生脉冲Bessel光束.理论模拟了1 064 nm波长光束经过轴棱锥之后的三维传播图和截面光强分布.通过实验得到了1 064 nm波长脉冲Bessel光束的脉冲宽度和脉冲重复率,并计算得到了单脉冲Bessel光束的能量和峰值功率.利用光束分析仪记录了1 064 nm波长Bessel光束的截面光强分布,并测量了中心光斑的直径,得到的数据与理论计算基本吻合.     

Extended depth of field through an axicon

One of the main disadvantages of imaging systems is the limited depth of field. We present the ability of a refractive axicon for imaging with an extended depth of field. We design an imaging system with a two-step imaging approach that uses a CCD camera to capture intermediate images and uses a digital process to obtain the final images. The depth of field is analyzed based on the condition of the focal segment. In particular, the point spread functions (PSFs) are discussed in simulation in detail. The performed experiments validate the effect and feasibility of the axicon for imaging with an extending depth of field.     

The analytical description and experiments of the optical bottle generated by an axicon and a lens

Based on the interferential theory, we deduce a new type of analytic expression suitable for describing the evolutions of the optical bottle beam generated from the axicon-lens optical system illuminated by the Gaussian beam for the first time. The theory does not use much approximation in the process of mathematical analysis and can better illustrate the optical bottle beam evolutions at any positions. With the derived expression, the three-dimensional (3D) longitudinal and transverse intensity profiles of the optical bottle beam are simulated numerically. The numerical calculations have been confirmed by the experimental results.     

Application of the direct search in solving a problem of forming longitudinal distribution of intensity

This paper is devoted to the application of a well-known genetic algorithm for optimization of diffractive optical element forming pre-given axial intensity distribution. Computer simulation results and experimental research are presented.     

干涉法制造椭圆环光栅

本文给出了利用透射圆锥透镜（Ａｘｉｃｏｎ）制造全息椭圆环衍射光栅的基本原理，实验方法和结果。     

实现圆环光束的光学系统的研究

圆环光束与普通光束相比有着独特的性质,它的产生和应用是光学研究中的一个重要课题,本文主要研究内容是利用几何光学法实现圆环光束,通过比较几种方案,提出一种实现圆环光束的新方法。     

用于高功率径向偏振光的组合轴锥镜设计

为了提升激光器径向偏振光的输出功率,改进了原有W形轴锥镜内锥角为90°的结构。为研究光束在轴锥尾镜单元的传输特性,采用几何光学分析了轴向入射下、W形轴锥镜底角为90°时,内锥角的改变对出射光的影响,发现出射光的位置及方向不发生变化;为研究轴锥镜的热畸变特性,模拟了W形轴锥镜的温度形变,可知内锥角变大时整体温度变小且分布更加均匀。结果表明,随着内锥角的变大,光束中心的光程减少量相对于光束边沿的光程减少量增大;采用Fox-Li数值迭代法模拟了引入上述形变后谐振腔的激光模式,得出在内锥角为100°时温度形变对光束模式的影响最小。通过对W形轴锥镜温度形变的研究,可为优化W形轴锥镜的设计提供参考。     

波面偏心对共轴透镜axicon衍射图的影响

应用衍射理论推导出了入射波偏心情况下的衍射圈计算公式。模拟的数值计算的结果与实验一致。同时讨论了偏心后衍射图变化的各种特性，并导出了偏心限制量计算公式。