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高斯光束照射下的圆盘夫琅禾费衍射

高斯光束照射下的圆盘夫琅禾费衍射让庆澜(北京大学物理系,北京100871)摘要推导了高斯光束照射圆孔或圆盘的衍射场普遍表达式;计算了半波带数接近于零的情况下上述衍射场的数据;进而分析了圆盘衍射场在艾里斑中增加一个暗环的原因.关键词圆盘衍射;高斯光束;菲涅耳半波带分类号O436.1在自动记录高斯光束照射单丝的夫琅禾费衍射光强分布曲线时,发现它比“互补屏”单缝的衍射光强分布曲线多了两个“耳朵”(即主极强上有两个“凹陷”).为解释这一现象,我们把单丝及(互补屏)单缝换成圆盘及(互补屏)圆孔,重新做了实验.实验装置如图1所示.高斯光束的腰在He-Ne激光管出光口;半腰宽W0=0.225mm;λ=0.6328μm;圆孔、圆盘半径a=0.15mm;z01=333mm;z=2000mm.图1高斯光束照射圆孔(圆盘)的衍射实验装置图用计算机控制并记录观察屏上光强分布曲线,得到结果如图2所示.(a)直射光强|U2|2图;(b)圆盘衍射光强|U1|...  (本文共4页) 阅读全文>>

《光电技术应用》2011年01期
光电技术应用

空心傍轴高斯光束的传输特性

随着激光技术的发展与广泛应用,关于新激光模式的研究引起了广泛关注[1]。其中,中心光强分布为零的空心光束因其特殊性质和应用日益引起人们的关注与研究。人们提出了很多方法来产生了一系列轴向光强为零的空心光束[2],如空心高斯光束(HGB),拉盖尔—高斯光束(LGB),高阶贝塞尔光束(BGB),双高斯空心光束(DGHB),局域空心光束(LHB),LP01模输出空心光束(LPHB)等[3]。空心光束具有光强度呈圆筒形分布、暗斑尺寸较小、无加热效应、传播不变性等特性[4]。由于具有这些特殊的物理性质,空心光束广泛应用于激光光学、原子光学、光信息处理、微粒波导、生物技术、医学等领域中[5]。例如可以利用空心光束作为光学导管、光镊和光学扳手,对微观粒子进行精确无接触的操纵和控制[6]。因此关于空心光束的产生和应用及衍射传输的研究也成为激光光学和光学工程等相关科学研究的重要内容[6]。文中以张蕾[7]等人提出的空心高斯光束模型为基础推导了空心高...  (本文共3页) 阅读全文>>

《光子学报》2008年08期
光子学报

高阶椭圆厄密-高斯光束的轨道角动量研究

0引言光束的角动量可以分成两种:一种与光的偏振态相联系,即由光子的自旋引起的角动量,称为光子的内禀角动量;另一种与光传播时的螺旋形波前相联系,即由角向位相分布引起的角动量,称为光束的轨道角动量[1-3].对于前一种角动量,早在1936年就由Beth对其进行了实验测量[4].而对光束的轨道角动量的研究则是近年来的事情.Allen等在傍轴近似的条件下研究了拉盖尔-高斯光束的轨道角动量[3].van Enk等用量子力学理论研究了傍轴近似条件下光束的轨道角动量算符,并且计算了光束通过柱透镜后所引起的轨道角动量的改变[5].Courtial等提出复杂像散椭圆光束同样具有轨道角动量,而且这种光束平均每个光子的轨道角动量可以高达10 000[6].Volke-Sepulveda等指出高阶贝赛尔光束也具有轨道角动量[7].高春清等研究了光束的轨道角动量与其光强二阶矩之间的关系[8].Parkin、董一鸣等设计了实验对光束的轨道角动量进行了测量[...  (本文共5页) 阅读全文>>

《激光技术》2001年05期
激光技术

复杂像散高斯光束的变换特性

引   言近年来 ,激光实际应用的需求极大地促进了光束描述和光束变换理论以及测试诊断技术研究的进展 ,基于有扭曲的复杂像散光束 (亦可称为广义光束 )的研究 ,采用光束变换矩阵的广义光束分类和广义光束传输不变量的理论框架已经建立[1] ,有关普遍描述光束变换和光束传输特性的研究工作不断取得新的进展。于是 ,对复杂像散光束中一类有代表性的光束 复杂像散高斯光束又重新引起研究兴趣。作者从分析复杂像散高斯光束的几种等价的研究方法出发 ,选取一些典型数值计算例 ,重点对复杂像散光束与高斯光束和简单像散高斯光束相异的变换特性作了研究。所得结果不仅有理论意义 ,而且对于控制和改善这类激光的光束质量有实际参考价值。1 复杂像散光束的分析方法概要在对复杂像散高斯光束和复杂像散腔的分析中 ,最为普遍使用的方法是复曲率矩阵法 (广义ABCD定律 ) [2 ,3] ,该方法的使用受一些条件的限制 ,但可以用参考面移动法[4 ] 加以推广。同时 ,其它...  (本文共4页) 阅读全文>>

《烟台师范学院学报(自然科学版)》2000年03期
烟台师范学院学报(自然科学版)

偏心高斯光束的描述与变换

在旁轴近似下 ,高斯光束是球面谐振腔输出激光的基模型式 .由于高斯光束在傅里叶变换或菲涅尔变换下仍为高斯光束 ,所以其复振幅表达式在光学中被广泛地用来描述激光束 .通常情况下 ,认为光束峰值强度位于光学系统光轴上 .但在实际光路中 ,高斯光束束腰往往与光轴有一偏离 ,并且入射方向与光轴成一定夹角 ;另一方面 ,即使光束对称地位于光轴上 ,有时也会有个别的光学元件偏离光轴 ,这两种情况是相对的 ,可以归结为高斯光束的偏心现象 .对于偏心的高斯光束 ,文 [1 ]通过复变量替换得到了其复振幅表达式 ,文[2 ]分析了 x方向偏心高斯光束复振幅通过光学系统的变换规律 .本文在此基础上分析光束复振幅在 x,y方向可分离的变换特性 ,描述偏心高斯光束在光学系统中的三维变换规律 .  如图 1所示 ,假定偏心高斯光束束腰位于 x,y平面 ,中心位于 (xd,yd) ,峰值光强轨迹与 z轴夹角为 θ,在 x,y方向上的投影分别为 θx=arc...  (本文共4页) 阅读全文>>

《山东师大学报(自然科学版)》1980年20期
山东师大学报(自然科学版)

高斯光束的反向传输变换

高斯光束的反向传输变换刘杰李健(山东师范大学物理学系,250014,济南;第一作者34岁,女,讲师)摘要用高斯光束的复数表示和ABCD定律,讨论了高斯光束的反向传输变换,并求出了表述高斯光束的几个重要参量.关键词高斯光束;反向变换;瑞利长度分类号O4352相对一般光源,激光束具有方向性好的特点,其光能量在空间的分布高度集中在光的传输方向上.激光束的光强分布有着特殊的结构,如由球面镜构成谐振腔产生的激光束,既不是均匀的平面波,也不是均匀的球面波.在其横截面上,光强是以高斯函数型分布的,故称作高斯光束.此种激光束有着广泛地应用,同时它也是研究其它分布类型激光束的基础.所以较完整地讨论高斯光束的传输变换问题有着极其重要的意义.利用高斯光束的复参数表示和ABCD定律计算了高斯光束的反向传输变换问题,并给出了几个重要参量的计算公式.1高斯光束的复参数表示高斯光束是赫姆霍兹方程在缓慢振幅近似下的一个特解,其电场强度E(r,Z)表示为〔1〕...  (本文共4页) 阅读全文>>