为了消除光学器件几何参数对无衍射光束传播特性调整的限制, 实现长距空间中无衍射光束传播时特性参数的可控性, 首先, 通过研究axicon折射阴影区的电场分布特征, 发现axicon无衍射区外过临界面后的近轴区域虽处于几何折射阴影近轴区域内, 但仍存在光强服从第一类零阶贝赛尔函数分布的球面波; 以此为基础, 提出了一种不受传播空间距离限制的无衍射光束的生成方式; 最后, 在近12 m的尺度范围内进行无衍射光传播特性参数测试, 发现其实验参数与理论计算值的差值不超过01 μm。该无衍射光通过对第一类零阶贝塞尔函数分布的球面衍射光斑准直生成, 本质上区别于传统的干涉无衍射光束生成方式, 易于生成大尺度空间无衍射光束。该无衍射光生成方式适合用于非能量使用情况下大尺度空间的直线基准、光束空间通讯等领域, 具有较大的价值与意义。

根据透镜的傅里叶变换性质,提出了采用光学傅里叶变换加级联光学成像放大并结合有限口径接收的方法来实现自由空间激光光束远距离传输的实验室模拟。由此原理设计了自由空间激光远距离传输模拟装置,该装置主要由大口径、长焦距的傅里叶变换平行光管和三级成像放大镜所组成,最大等效传输距离达2.4×105 km,可用于星间激光通信终端综合通信性能的评估,在设定的误码率下测量终端可能的通信距离,或者在设定的作用通信距离下检测通信的误码率。