华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 泉州 362021
由菲涅耳衍射理论出发，分析了轴棱锥顶点加工精度对光束传输特性的影响。分析指出，当轴棱锥顶点加工成圆形时，它相当于一个平凸镜，对光束起点聚焦作用；而真实加工成的轴棱锥更贴近双曲线顶点模型，这时衍射光束因为干涉效应产生强烈振荡，形成畸变无衍射光束。理论推导了不同顶点加工轴棱锥的衍射光场表达式，模拟分析了光束传输变换特性，最后针对双曲线顶点加工的轴棱锥提出通过遮挡中心入射光线消除顶点由不同频率衍射光束叠加造成的干涉效应的改进方案，修正后的光束特性效果理想，对实际加工的轴棱锥应用具有指导意义。
轴棱锥 顶点加工精度 无衍射光束 axicon vertex manufacture precision non-diffracting beam 光学 精密工程
2009, 17(10): 2506
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由衍射理论和干涉理论及其几何光学系统地研究几种不同轴棱锥的光传输特性。分别对传统轴棱锥、开诺全息型轴棱锥、椭圆轴棱锥和梯度轴棱锥的特性进行相关的模拟分析。结果表明, 开诺全息型轴棱锥可以得到传输距离更长的无衍射光束, 椭圆轴棱锥可以把斜入射光束转换成无衍射光束,而梯度轴棱锥可以把入射光束直接转换成应用更为广泛的空心光束。
轴棱锥 开诺全息型轴棱锥 椭圆轴棱锥 梯度轴棱锥
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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。
激光物理 无衍射贝塞耳光束 重建 轴棱锥 测微尺
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提出一种利用衍射轴棱锥产生三维光格的方法。由广义的惠更斯-菲涅耳衍射积分理论出发, 分析准直单色平面光波大角度斜入射轴棱锥形成的光学点阵的特性。数值模拟光束在不同入射角入射轴棱锥情况下, 随轴向距离变化的纵向光强分布以及同一轴向距离处的横向光强分布光斑图。结果指出, 随着入射轴棱锥角度的增大, 在最大无衍射距离内会形成有规则的光学点阵, 这种光学点阵与三维光子晶体的结构相近,实验结果与数值模拟相吻合。
衍射 贝塞尔光 光子晶体 光学点阵
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轴棱锥的斜入射和加工误差对产生零阶贝塞耳光的光束质量有很大影响,而轴棱锥的加工误差常常是轴棱锥圆形横截面被加工成椭圆。由衍射理论和几何光学方法出发,分析了圆轴棱锥的斜入射和椭圆轴棱锥的正入射对产生贝塞耳光束质量影响的等价性。根据理论计算, 模拟了圆轴棱锥的斜入射和椭圆轴棱锥加工误差的衍射光斑图。提出利用轴棱锥旋转法修正椭圆轴棱锥对无衍射贝塞耳光束质量的影响,获得了近似理想的贝塞耳光束,理论分析与模拟和实验结果基本相符。
激光光学 椭圆轴棱锥 光束畸变 贝塞耳光束
