华侨大学 信息科学与工程学院， 福建 泉州 362021
利用光线追迹法分析了会聚透镜焦距及会聚透镜与轴棱锥的距离等相关参数对双轴棱锥产生的长距离近似无衍射光束传播距离的影响，运用Mathcad对其进行了数值模拟。结果显示:在其他条件不变的情况下，近似无衍射光束的传播距离随会聚透镜焦距的增大而减小，随会聚透镜与轴棱锥之间距离的增大而增大。通过实验对理论进行了验证，所得结果与理论分析相吻合。
近似无衍射光束 轴棱锥 会聚透镜 光线追迹 传播距离 quasi diffraction-free beam axicon convergence lens ray-tracing propagation distance 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2331
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提出一种可产生无衍射贝塞尔光束的非球面透镜-贝塞尔透镜，该透镜由球面和非球面组成，呈旋转对称结构。利用光学设计软件ZEMAX通过光线追迹法对贝塞尔透镜进行设计，在设计和优化过程中，将出射光线与光轴的夹角作为边界条件，二次曲线参量和高次项系数作为变量。结果表明:利用标准二次曲线加上第一个高次项就可以得到比较理想的优化结果，设计的非球面贝塞尔透镜可以产生具有贝塞尔光束特性的无衍射光束。
贝塞尔透镜 无衍射光束 光线追迹 光学设计 非球面 Bessel lens nondiffracting beam ray tracing optical design aspherical surface
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利用热光源获得了近似贝塞尔光束。对多波长光波同时入射轴棱锥的情形进行分析和数值模拟，结果显示轴棱锥后会形成近似贝塞尔光束，但受光场非相干叠加的影响截面光强对比度降低。实验采用卤素灯杯作为产生贝塞尔光束的热光源，针对热光源相干性差的特点设计出一套光学系统，提高光波的空间相干性，再使光波平行透过轴棱锥得到了近似贝塞尔光束。将实验结果与数值计算对比，发现实验所得贝塞尔光束的特性与理论基本吻合，但最大无衍射距离较理论计算所得的短，并对此进行了分析。
衍射 贝塞尔光束 热光源 轴棱锥
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无衍射贝塞尔(Bessel)光束在湍流大气中传输时受到的扰动较小，因此适合于大尺寸准直测量。为了克服传统轴棱锥产生较短无衍射距离的局限，基于传统正、负轴棱锥的光传输特性，提出了两种用于产生长距离无衍射贝塞尔光束的组合轴棱锥。利用光线追迹法和衍射理论模拟了组合轴棱锥的光传输特性。结果表明，两种组合轴棱锥的光传输特性与传统正轴棱锥等效，且能够产生高质量的长距离无衍射贝塞尔光束，而且降低了元件的加工难度。
衍射 无衍射光束 轴棱锥 组合轴棱锥 无衍射距离 中国激光
2011, 38(12): 1202004
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提出产生尺寸可调单个局域空心光束（bottle beam）的一种液体轴棱锥新模型。从几何光学角度分析了液体轴棱锥产生局域空心光束的原理， 同时利用衍射理论加以模拟验证。得出：注入液体折射率大于轴棱锥材料折射率时可产生单个局域空心光束。通过光学设计软件TracePro建立液体轴棱锥模型并模拟其光束传输变换特性。 计算和模拟不同折射率的液体对局域空心光束尺寸、位置的影响，结果表明，液体折射率越小，所获得的局域空心光束尺寸越小，理论分析与软件模拟结果基本吻合。
几何光学 液体轴棱锥 局域空心光束 折射率 光学学报
2011, 31(10): 1008001
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不同尺寸的局域空心光束可囚禁不同尺度的微粒，在生命科学和纳米科技中具有重要的意义。提出了一种利用普通球面透镜望远系统来变换局域空心光束尺寸的新方法。利用几何光学方法进行了分析，采用ZEMAX光学设计软件实现光线追迹进行模拟。实验中拍摄并测量了经望远系统变换前后的局域空心光束的尺寸。结果表明，局域空心光束尺寸的变换比等于两个透镜的焦距比（望远系统的放大倍率），理论分析和数值模拟与实验结果吻合。
几何光学 局域空心光束 透镜变换 光线追迹
华侨大学 信息科学与工程学院,福建 泉州 362021
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。
几何光学 无衍射光束 光线追迹 透镜轴棱锥 球差
