提出一种用环形光束产生局域空心光的新方法，即用环形光束垂直入射锥透镜底面，沿光轴方向就会产生局域空心光。用几何光学分析模拟了环形光束产生的局域空心光的过程和传输方向上不同位置的截面光强分布，推导了局域空心光暗域的横向和径向大小的计算式，分析了影响局域空心光暗域的大小的因素，并给出相关的实验结果，实验与理论基本吻合。与双锥透镜、锥透镜透镜产生局域空心光相比，这种方法结构简单，元件容易加工，具有重要的应用价值。

利用两个带球差的球面透镜进行胶合,通过对其像差的控制与优化,设计出一个类似轴棱锥的双透镜系统即透镜轴棱锥,它可以产生具有贝塞尔光主要特性的光束。与轴棱锥相比,它具有加工容易、制造成本低和孔径大等优点。利用光学设计软件模拟了平行光经过透镜轴棱锥产生贝塞尔光的演变过程,并从实验上对光沿光轴传播时在不同距离z处的贝塞尔光的光斑进行了拍摄,理论分析与实验吻合。

研究了由圆锥透镜和凸面镜组成的非稳贝塞尔光学谐振腔. 利用几何光学原理, 讨论了非稳贝塞尔谐振腔中光线传输的ABCD矩阵和腔内光线实现自再现的条件.从波动光学角度出发, 利用惠更斯-菲涅尔衍射积分方程导出了谐振腔两镜面处光场的迭代方程, 并通过数值模拟得到了凸面镜曲率半径不同时零阶贝塞尔光束在输出镜面上的光强分布.

分别使用两种不同底角的轴棱锥产生无衍射贝塞尔光束。理论分析了单束贝塞尔光及两束贝塞尔光相干叠加后光场的光强分布,分析了产生的局域空心光束在一个完整周期内的特性。数值模拟了光沿纵向传播时光场的横向光强分布,并给出了相关的实验。对单束贝塞尔光及两束贝塞尔光干涉后的中心光斑的大小进行了测量,测量结果与理论计算结果吻合。

介绍了以被动方式产生近似无衍射贝塞尔光的基本原理。给出了双透镜轴棱锥法、不透明障碍物法和可调流体轴棱锥法等3种被动式产生近似无衍射贝塞尔光束的最新技术,分析了这3种方法的优缺点。双透镜轴棱锥法主要基于透镜球面像差的运用,与衍射轴棱锥、折射轴棱锥和早期的非球面轴棱锥相比,具有加工简单、便宜,易于制作大尺寸的特点;不透明障碍物法得到的贝塞尔光束具有很长的无衍射距离,其直径可通过选择不同焦距的准直透镜来得到调节;可调流体轴棱锥是一种产生贝塞尔光束的新型器件,它可以很容易地通过改变注入器件的液体的折射率来得到不同参量的贝塞尔光束。文章最后提出无衍射贝塞尔光的研究将向着光束质量好,距离远,可调谐性好,制作工艺简单的方向发展。

利用几何光学的光线追迹法形象地描述了轴棱锥透镜系统产生局域空心光束过程。分析了局域空心光束传输过程中的光强分布;同时利用光线追迹法分析了透镜焦距对局域空心光束尺寸大小的影响。结果表明,局域空心光束的尺寸随着透镜焦距的增大而增大。实验中利用轴棱锥透镜系统产生局域空心光束,并对不同位置的光斑进行了拍摄,分析了局域空心光束的演变过程及其横向光强分布。实验与理论模拟的结果相吻合。因而容易选择不同尺寸的局域空心光束对不同微粒进行囚禁。

利用轴棱锥产生的两束贝塞耳光相干实现局域空心光束。基于“相干贝塞耳光产生具有塔尔博特效应的局域空心光束”的理论,数值模拟了两束贝塞耳光干涉后光场沿传输距离变化的光强分布及一个周期内光强的演变和局域空心光束的形成过程。实验中通过两个不同底角的轴棱锥产生两束具有不同径向波矢的贝塞耳光进行相干形成局域空心光束,实验结果与理论分析及数值模拟相吻合。

对平面波经过轴棱锥——透镜系统的整个演绎过程进行详细的理论分析，数值模拟和实验验证。平面波经过轴棱锥产生横向光场不变的近似无衍射光，在最大无衍射距离内加入合适透镜将产生局域空心光束(Bottle beam), 而空心光束的尺寸可通过改变透镜焦距进行控制。 当光束继续传播，贝塞尔(Bessel)光发生自重建(Self-reconstruction), 但重建的Bessel光将会发散，光强随着传播距离增大而迅速下降，且中心亮斑尺寸也迅速增大。通过引入另一聚焦透镜对光束进行修正，恢复了Bessel光束的无衍射的特性。利用显微镜-CCD光束分析系统获得不同传播距离的截面光强分布，实验结果和理论分析及数值模拟相吻合。