长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
衍射光学元件具有小型化、轻量化等优点。依据传统轴棱锥的相位函数,设计了衍射轴棱锥、螺旋轴棱锥和轴棱锥阵列三种衍射光学元件的相位函数;根据角谱衍射理论,建立了平行光入射衍射光学元件的光场分析模型,数值分析了三种衍射光学元件在单色高斯激光束照射下的光场分布特性。模拟结果表明,衍射轴棱锥与传统轴棱锥相比具有相同的光束传输特性,可以在聚焦深度内产生无衍射贝塞尔光束;螺旋轴棱锥产生贝塞尔光束的阶数与拓扑电荷数相同;轴棱锥阵列可以产生无衍射贝塞尔光束阵列。所提衍射光学元件可以应用于激光加工以及成像等领域。
衍射 衍射轴棱锥 螺旋轴棱锥 轴棱锥阵列 无衍射贝塞尔光束 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040501
华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
研究了在无衍射光束成像过程中，相干和非相干光源对成像系统分辨率的影响。对于衍射受限的成像系统，利用衍射积分理论与傅里叶光学理论导出成像系统的点扩展函数（PSF）公式，对不同的PSF进行模拟比较，结果表明非相干光源下的PSF更加集中，成像质量更好。分别采用波长为632.8 nm的He-Ne激光相干光和中心波长458.5 nm、半峰全宽24.5 nm的蓝光发光二极管（LED）非相干光作为光源进行实验，并利用Zemax软件进行模拟。对比实验结果与数值模拟仿真结果：非相干光源下所成的条纹像粗细更加均匀清晰，分辨率更高。实验结果与理论分析及数值仿真模拟结果相吻合。
相干光学 分辨率 相干光 非相干光 无衍射贝塞尔光束 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 090301
华侨大学 信息科学与工程学院,福建 泉州 362021
提出一种可产生无衍射贝塞尔(Bessel)光束的新型光学元件--组合锥透镜,由正、负轴棱锥胶合在一起设计而成。其变换光束特性与单个正轴棱锥相同,等效底角由正、负轴棱锥底角之差决定,因此可通过较大底角的正、负轴棱锥组合得到更小角度的底角,以获得更长距离的无衍射光,解决了单个正轴棱锥小角度加工困难的技术问题。推导出组合锥透镜的ABCD传输矩阵,数值模拟平面波通过组合锥透镜后的光场为无衍射Bessel光束,并从几何光学角度用Zemax软件模拟组合锥透镜后的光场分布,与正轴棱锥后的光场进行了比较。研究结果为实现无衍射Bessel光束开辟一条新的途径。
几何光学 组合锥透镜 轴棱锥 无衍射贝塞尔光束
1 四川大学光电科学技术系, 成都 610064
2 自贡化工研究设计院, 自贡 643000
应用旋转棱镜和组合光学系统能够将高斯光束变换成“无衍射”贝塞尔光束，并能实现实心和环状光束的相互变换。本文对旋转棱镜及其组合系统的成像特征作了详细理论分析和实验研究，得到二者相一致的结果，证实了该光学系统在激光技术中有广泛的应用前景。
角锥光束变换器 无衍射贝塞尔光束 环状光束
