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多艾里光束合成自聚焦光束的实验实现

张泽 刘京郊 张鹏 倪培根 Prakash Jai 胡洋 姜东升 Christodoulides Demetrios N 陈志刚

多艾里光束合成自聚焦光束的实验实现

张泽, 刘京郊, 张鹏, 倪培根, Prakash Jai, 胡洋, 姜东升, Christodoulides Demetrios N, 陈志刚
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  • 多光束合成和单光束聚焦一直是提高激光束功率和功率密度的两个重要方法. 结合艾里光束在自由空间中沿弯曲路径传播的特性, 从数值模拟和实验两个方面, 研究了利用多个一维艾里光束合成自由空间自聚焦光束的方法, 并对所得到的模拟和实验结果进行了对比. 采用分步束传播法, 分别模拟了由四个和八个一维艾里光束合成的自聚焦光束在自由空间中的传播过程, 给出了自聚焦光束在传播过程中横向和纵向的光强分布和变化趋势. 采用计算全息和空间光调制器技术实验, 实现了多个一维艾里光束合成的自聚焦光束. 实验中分别测量了四个和八个一维艾里光束合成的自聚焦光束的横向光强分布. 实验结果和理论结果符合得较好. 另外, 为了进一步增大自聚焦光束的功率, 可以增加参与合成的一维艾里光束的数量. 同时, 自聚焦光束的焦距可以通过调整各个一维艾里光束的相对位置进行调节.
    [1]

    Hu Y, Siviloglo G A, Zhang P, Efremidis N K, Christodoulides D N, Chen Z G 2012 Nonlinear Photonics and Novel Optical Phenomena (1st Edn.) (New York: Springer) p1

    [2]

    Siviloglou G A, Christodoulides D N 2007 Opt. Lett. 32 979

    [3]

    Siviloglou G A, Broky J, Dogariu A, Christodoulides D N 2007 Phys. Rev. Lett. 99 213901

    [4]

    Hu Y, Zhang P, Lou C, Huang S, Xu J, Chen Z G 2010 Opt. Lett. 35 2260

    [5]

    Hu Y, Huang S, Zhang P, Lou C, Xu J, Chen Z G 2010 Opt. Lett. 35 3952

    [6]

    Ellenbogen T, Voloch-Bloch N, Ganany-Padowicz A, Arie A 2009 Nature Photon. 10 1038

    [7]

    Ye Z Y, Liu S, Lou C B, Zhang P, Hu Y, Song D H, Zhao Z L, Chen Z G 2011 Opt. Lett. 36 3230

    [8]

    Zhang P, Wang S, Liu Y, Yin X, Lu C, Chen Z G, Zhang X 2011 Opt. Lett. 36 3191

    [9]

    Siviloglou G A, Broky J, Dogariu A, Christodoulides D N 2008 Opt. Lett. 33 207

    [10]

    Hwang C Y, Kim K Y, Lee B 2011 Opt. Express 19 7356

    [11]

    Efremidis N K, Christodoulides D N 2010 Opt. Lett. 35 4045

    [12]

    Zhang P, Prakash J, Zhang Z, Kajorndej V, Efremidis N K, Christodoulides D N, Chen Z G 2011 Opt. Lett. 36 2883

    [13]

    Papazoglou D G, Efremidis N K, Christodoulides D N, Tzortzakis S 2011 Opt. Lett. 36 1842

    [14]

    Zhang P, Zhang Z, Prakash J, Huang S, Hernandez D, Salazar M, Christodoulides D N, Chen Z G 2011 Opt. Lett. 36 1491

    [15]

    Zhang P, Huang S, Hu Y, Hernandez D, Chen Z G 2010 Opt. Lett. 35 3129

    [16]

    Zhang P, Hu Y, Cannan D, Salandrino A, Li T C, Morandotti R, Zhang X, Chen Z G 2012 Opt. Lett. 37 2820

  • [1]

    Hu Y, Siviloglo G A, Zhang P, Efremidis N K, Christodoulides D N, Chen Z G 2012 Nonlinear Photonics and Novel Optical Phenomena (1st Edn.) (New York: Springer) p1

    [2]

    Siviloglou G A, Christodoulides D N 2007 Opt. Lett. 32 979

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    Siviloglou G A, Broky J, Dogariu A, Christodoulides D N 2007 Phys. Rev. Lett. 99 213901

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    Hu Y, Zhang P, Lou C, Huang S, Xu J, Chen Z G 2010 Opt. Lett. 35 2260

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    Hu Y, Huang S, Zhang P, Lou C, Xu J, Chen Z G 2010 Opt. Lett. 35 3952

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    Ellenbogen T, Voloch-Bloch N, Ganany-Padowicz A, Arie A 2009 Nature Photon. 10 1038

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    Ye Z Y, Liu S, Lou C B, Zhang P, Hu Y, Song D H, Zhao Z L, Chen Z G 2011 Opt. Lett. 36 3230

    [8]

    Zhang P, Wang S, Liu Y, Yin X, Lu C, Chen Z G, Zhang X 2011 Opt. Lett. 36 3191

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    Zhang P, Prakash J, Zhang Z, Kajorndej V, Efremidis N K, Christodoulides D N, Chen Z G 2011 Opt. Lett. 36 2883

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    [14]

    Zhang P, Zhang Z, Prakash J, Huang S, Hernandez D, Salazar M, Christodoulides D N, Chen Z G 2011 Opt. Lett. 36 1491

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  • [1] 刘会龙, 胡总华, 夏菁, 吕彦飞. 无衍射光束的产生及其应用. 物理学报, 2018, 67(21): 214204. doi: 10.7498/aps.67.20181227
    [2] 崔省伟, 陈子阳, 胡克磊, 蒲继雄. 部分相干Airy光束及其传输的研究. 物理学报, 2013, 62(9): 094205. doi: 10.7498/aps.62.094205
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    [4] 彭志涛, 景峰, 刘兰琴, 朱启华, 陈波, 张昆, 刘华, 张清泉, 程晓峰, 蒋东镔, 刘红婕, 彭翰生. 自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法. 物理学报, 2003, 52(1): 87-90. doi: 10.7498/aps.52.87
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    [8] 文双春, 范滇元. 非傍轴光束的小尺度自聚焦研究. 物理学报, 2000, 49(3): 460-462. doi: 10.7498/aps.49.460
    [9] 张霞萍. 自由空间中时空复变量自减速艾里拉盖尔高斯光束的相互作用. 物理学报, 2020, 69(2): 024204. doi: 10.7498/aps.69.20191272
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-11
  • 修回日期:  2012-08-31
  • 刊出日期:  2013-02-05

多艾里光束合成自聚焦光束的实验实现

  • 1. 哈尔滨工业大学航天学院可调谐激光国家重点实验室, 哈尔滨 150001;
  • 2. 旧金山州立大学物理与天文系, 美国 94132;
  • 3. 中弗罗里达大学, 光学与光子学学院, 美国 32816;
  • 4. 北京理工大学光电学院, 北京 100081

摘要: 多光束合成和单光束聚焦一直是提高激光束功率和功率密度的两个重要方法. 结合艾里光束在自由空间中沿弯曲路径传播的特性, 从数值模拟和实验两个方面, 研究了利用多个一维艾里光束合成自由空间自聚焦光束的方法, 并对所得到的模拟和实验结果进行了对比. 采用分步束传播法, 分别模拟了由四个和八个一维艾里光束合成的自聚焦光束在自由空间中的传播过程, 给出了自聚焦光束在传播过程中横向和纵向的光强分布和变化趋势. 采用计算全息和空间光调制器技术实验, 实现了多个一维艾里光束合成的自聚焦光束. 实验中分别测量了四个和八个一维艾里光束合成的自聚焦光束的横向光强分布. 实验结果和理论结果符合得较好. 另外, 为了进一步增大自聚焦光束的功率, 可以增加参与合成的一维艾里光束的数量. 同时, 自聚焦光束的焦距可以通过调整各个一维艾里光束的相对位置进行调节.

English Abstract

参考文献 (16)

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