Author Affiliations
Abstract
1 Ultrafast Laser Laboratory, Key Laboratory of Opto-electronic Information Technical Science of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 FEMTO-ST Institute, Université de Bourgogne-Franche-Comté UMR-6174, 25030 Besançon, France
In the femtosecond two-photon polymerization (2PP) experimental system, optical aberrations degrade the fabrication quality. To solve this issue, a multichannel interferometric wavefront sensing technique is adopted in the adaptive laser processing system with a single phase-only spatial light modulator. 2PP fabrications using corrected high-order Bessel beams with the above solution have been conducted, and high-quality microstructure arrays of microtubes with 20 µm diameter have been rapidly manufactured. The effectiveness of the proposed scheme is demonstrated by comparing the beam intensity distributions and 2PP results before and after aberration corrections.
femtosecond laser two-photon polymerization aberration correction Bessel beams 
Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 071203
余京京 1,2,3任姣姣 1,2,3张丹丹 1,2,3张霁旸 1,2,3[ ... ]韩旭 1,2,*
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院,广东 中山 528400
为了克服传统轴棱锥产生太赫兹贝塞尔光束无衍射距离短的局限,设计了一种双锥面轴棱锥结构。基于几何光学理论对双锥面轴棱锥产生太赫兹贝塞尔光束的原理进行了分析,并对太赫兹贝塞尔光束的无衍射特性和双锥面轴棱锥顶点对齐误差对无衍射特性的影响进行了理论和仿真计算分析。同时,采用透射式太赫兹时域光谱系统对双锥面轴棱锥的功能进行了实验验证。仿真和实验结果表明:太赫兹波经过锥面底角为γ2=20°、γ1=15°的双锥面轴棱锥后能够产生110 mm无衍射距离的太赫兹贝塞尔光束,相较于传统轴棱锥,无衍射距离增加了82.63 mm;无衍射距离随着锥形底面角度的增加而增大。
物理光学 双锥面轴棱锥 太赫兹贝塞尔光束 无衍射距离 太赫兹时域光谱系统 physical optics biconical axicon terahertz Bessel beams non-diffracting distance terahertz time-domain spectroscopy system 
光学学报
2023, 43(7): 0726001
作者单位
摘要
宁波大学机械工程与力学学院, 浙江 宁波 315211
为了提高变形镜生成的贝塞尔光束的质量,探究其影响因素,研究了变形镜致动器环数以及光束入射角对贝塞尔光束质量的影响。当致动器环数从3环增大到5环时,变形镜重构的10 μm幅值锥形相位的残差方均根从70 nm降低到26 nm,降低了变形镜圆顶角对光束质量的影响,所生成的贝塞尔光束轴向光强分布更接近理想分布,证明提高变形镜致动器环数可有效提高贝塞尔光束的质量。另外,采用入射角分别为15°、30°、45°的光束生成贝塞尔光束,实验结果表明,所生成的贝塞尔光束质量均较高,且不受光束入射角影响。本研究可为变形镜生成高质量贝塞尔光束提供参考,有利于其应用。
物理光学 贝塞尔光束 变形镜 光束质量 自适应光学 physical optics Bessel beams deformable mirror beam quality adaptive optics 
光学学报
2019, 39(8): 0826003
作者单位
摘要
西南科技大学 制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室, 四川 绵阳 621010
为了探究轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响, 建立了三种相对理想锥镜母线的偏离模型, 即母线向内侧凹陷、外侧凸出、顶点呈双曲线分布的轴棱锥透镜.推导了各偏离锥镜的振幅透过率函数, 并基于菲涅耳衍射理论对平面波经三种母线偏离锥镜的出射光场及光强分布进行了理论分析与数值模拟.结果表明:锥镜母线内凹时, 光场强度变小, 焦深延长, 纵截面光场逐渐发散, 沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变大; 锥镜母线外凸时, 光场强度激增, 焦深变短, 纵截面光场逐渐汇聚, 沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变小; 锥镜顶点呈双曲线分布时, 光场振荡加剧, 场强和焦深几乎不变, 纵截面光场发散后逐渐恢复至均匀分布状.研究结果可为分析轴棱锥透镜锥面加工误差对无衍射光束传播特性的影响、进一步完善无衍射光束衍射场理论, 以及拓宽其工程应用范围等提供参考.
物理光学 无衍射光束 轴锥镜法 衍射理论 贝塞尔光束 加工误差 面形偏差 Physical optics Non-diffracting beam Axicon method Diffraction theory Bessel beams Machining error Surface deviation 
光子学报
2019, 48(1): 0126002
作者单位
摘要
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400030
本文提出了一种基于介质超表面的径向偏振贝塞尔透镜,它可以高效率地将线偏光转换为径向偏振光,并且同时实现贝塞尔聚焦。在线偏振光入射下,利用非对称光子自旋轨道相互作用对线偏振光左右旋分量进行独立调控,最后通过自旋重组同时实现偏振转换和波前调控。在波长为532 nm处,数值孔径NA=0.9,超透镜实现了超越衍射极限聚焦焦斑。该项研究在粒子加速和超分辨率成像方面具有潜在的应用价值。
全介质超表面 径向偏振光束 贝塞尔无衍射光束 all-dielectric metasurface radially polarized beam non-diffracting Bessel beams 
光电工程
2018, 45(11): 180124
作者单位
摘要
四川师范大学物理与电子工程学院, 四川 成都 610101
基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式, 以LohmannⅠ型光学系统为例, 推导出Bessel光束通过含光阑的球差分数傅里叶变换系统后的场分布表达式, 通过数值模拟计算了Bessel光束在理想分数傅里叶变换系统中的传输特性以及光阑和球差对光束传输的影响规律。研究表明: Bessel光束通过分数傅里叶变换系统后不再保持其传输不变性; 系统只含光阑时, 可在常规傅里叶变换面上获得空心光束; 系统同时存在光阑和球差时, 正球差下输出面可获得聚焦性更好、中心光强更强的光束; 光阑较小时, 轴上光强分布主要受光阑影响, 光阑达到一定数值后, 轴上光强分布主要受球差影响。
傅里叶光学 分数傅里叶变换 广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式 Bessel光束 球差 光阑 Fourier optics fractional Fourier transform generalized Huygens-Fresnel diffraction integral f Bessel beams spherical aberration aperture 
中国激光
2017, 44(12): 1205002
刘亮 1,2,3,*黄秀军 1徐红艳 1宋镇江 1[ ... ]王姗姗 4
作者单位
摘要
1 山东航天电子技术研究所, 山东 烟台 264670
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
3 海军航空工程学院 控制工程系, 山东 烟台 264001
4 烟台工贸技师学院, 山东 烟台 264003
设计了由负轴棱锥、折射率匹配液、正轴棱锥组成的浸液式组合轴棱锥.理论分析表明: 浸液式组合轴棱锥系统与传统轴正棱锥等效, 同时可有效提高最大无衍射传输距离;系统产生的最大无衍射距离与负轴棱锥的底角、折射率, 匹配液的折射率, 正轴棱锥的底角和折射率这五个量有关, 极大地增加了系统设计的灵活性, 拓展了光学材料的选择范围, 降低了光学元件的加工难度.
激光光学 光束传输 轴棱锥 贝塞耳光束 无衍射光束 Laser optics Beam propagation Axicon Bessel Beams Nondiffracting Beam 
光子学报
2017, 46(11): 1114001
作者单位
摘要
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
理论推导了轴棱锥顶点离轴加工误差的透射率函数。在惠更斯-菲涅耳衍射积分理论和稳相近似法的基础上,推导出顶点离轴轴棱锥后的衍射光场表达式,分析了顶点离轴加工误差对贝塞尔光束的影响。对顶点离轴轴棱锥后衍射光场进行数值模拟,结果表明,当为理想加工轴棱锥时,轴棱锥后的光场分布为近似理想贝塞尔光束;当存在加工误差时,衍射光斑对半分离。相同距离处,分离程度随顶点离轴误差的增加而增加;相同的顶点离轴误差下,分离程度随传输距离的增加而增加。同时,还研究了这种元件的加工厚度对光斑分离程度的影响,结果表明,随着加工厚度的增加,光斑分离程度也会逐步增大。研究结果对轴棱锥加工、贝塞尔光束应用等具有一定的指导意义。
物理光学 轴棱锥 顶点离轴加工误差 衍射积分理论 透射率函数 贝塞尔光束 physical optics axicon vertex off axis machining error diffraction integral theory transmittance function Bessel beams 
中国激光
2016, 43(12): 1205002
作者单位
摘要
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
理论分析和实验研究了光源相干度对其产生的Bessel光最大无衍射距离的影响.以He-Ne激光器为光源, 用旋转毛玻璃法产生部分相干光, 经过扩束后再用轴棱锥法产生Bessel光束.通过移动旋转毛玻璃改变部分相干光的相干度, 测量其产生的Bessel光束的最大无衍射距离, 得到光源相干度与产生Bessel光束最大无衍射距离的关系.结果表明, 随着光源相干度的降低, Bessel光束最大无衍射距离明显变短, 当相干度g≈1下降为g=0.8时, 最大无衍射距离缩短了一半.用高斯-谢尔模型进行分析和模拟, 理论模拟结果与实验观察结果基本吻合.
光学分析 光学相干性 部分相干Bessel光 最大无衍射距离 相干长度 交叉谱密度 高斯谢尔模型 Optical analysis Optical coherence Partially coherent Bessel beams Maximum diffraction-free distance Coherence length Cross spectral density Gaussian Schell model 
光子学报
2015, 44(2): 0208001
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室, 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
设计了一种用非线性光子晶体光纤直接输出超连续贝塞尔光束的方案。先用光纤熔接机在高非线性光子晶体光纤的输出端塌陷1 mm 左右,然后将飞秒激光直接耦合到该非线性光子晶体光纤中,所产生的超连续光谱通过塌陷区域的模式耦合和相干叠加,直接输出了宽谱贝塞尔光束。该方案可以实现全光纤运转,不需要引入其他分立器件。从光纤中直接输出的超连续贝塞尔光束在米量级具有高度准直和无衍射特性。进一步实验验证了该光束在整个超连续光谱范围内具有贝塞尔光束的无衍射性和自恢复性。
相干光学 超连续谱 贝塞尔光束 光子晶体光纤 塌陷 coherence optics supercontinuum Bessel beams photonic crystal fiber collapse 
中国激光
2015, 42(3): 0302001

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