研究了傅里叶空间不同纯相位编码方法对产生圆对称艾里光束的影响,详细分析了目前常用的编码方法,并引入了另一种已有的编码方法与常用方法进行比较,研究发现这两种方法都能产生高质量的圆对称艾里光束。其中常用方法产生的光束理论上质量相对较高,且受光束参数影响较小,适应性广,但衍射效率低;另一种编码方法产生的光束质量理论上相对较差,且对光束参数的选择有一定要求,但优点是衍射效率高,约为原方法的2.4倍,对于激光加工、非线性激发等应用有较大的优势。使用两种方法实验产生了圆对称艾里光束,发现常用的编码方法衍射效率低使得实际光束的质量受噪音影响较大,而另一种编码方法产生的光束与理论结果吻合较好,实验验证了此种编码方法的可用性。

圆对称艾里光是一种特殊的无衍射光束,因其具有突然自聚焦的独特特性,所以备受研究者关注。首先,介绍了圆对称艾里光的基本概念和特性,然后,说明如何获得产生圆对称艾里光的计算全息图和计算全息的实现方式。在实验中获得了光强分布与理论相符,自聚焦效应显著的圆对称艾里光束。相对于常用的傅里叶空间生成的圆对称艾里光,计算全息生成的艾里光具有灵活调控振幅分布的优势。

以径向偏振圆对称Airy光束为例,基于Rayleigh-Sommerfeld矢量衍射理论,探讨了矢量圆对称Airy光束的传输特性。随着光束波长增大其自聚焦焦距减小,光束等效数值孔径增大。与傍轴理论计算结果比较后发现,当等效数值孔径大于0.09时,傍轴理论不再适用,因为此时傍轴理论低估了光波的衍射效应和矢量性。