搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Bessel光束经椭圆环形孔径后的衍射光场

谢晓霞 王硕琛 吴逢铁

引用本文:
Citation:

Bessel光束经椭圆环形孔径后的衍射光场

谢晓霞, 王硕琛, 吴逢铁

Diffraction optical field of the Bessel beam through elliptical annular aperture

Xie Xiao-Xia, Wang Shuo-Chen, Wu Feng-Tie
PDF
导出引用
  • 基于菲涅耳衍射积分理论及硬边孔径的复高斯函数展开法导出了Bessel光束经椭圆环形孔径后的光场表达式, 数值模拟了其光场的强度分布. 研究了Bessel光束经椭圆环形孔径后的光场变化及其传播过程; 在实验上利用轴棱锥输出的近似无衍射Bessel光, 通过椭圆环形孔径, 使用电荷耦合器件拍摄得到不同传播距离处的光强分布. 理论结果和实验结果均表明无衍射光束经椭圆环形孔径后会产生空心光束.
    Based on Fresnel diffraction theory and complex Gaussian function expansion of hard-edged aperture, the optical field formula of Bessel beam propagating through an elliptical annular aperture is derived, and the transverse intensity distribution of the beam is numerically simulated. The changes of the optical field and the propagation process of the diffracted beam behind the elliptical annular aperture are studied. In the experiment for the first time, a quasi non-diffracting beam is generated by an axicon and the patterns that are due to the beam diffraction by an elliptical annular aperture at different propagation distances are observed with a charge-coupled device camera. The theoretical analysis and experimental results both show that Bessel beam passing through an elliptical annular aperture can generate a hollow beam.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61178015)、福建省科技创新平台计划(批准号:2012H2002)和泉州市科技重点项目(批准号:2014Z127)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61178015), the Science and Technology Innovation Platform Projects of Fujian Province, China (Grant No. 2012H2002), and the Key Project of the Science and Technology of Quanzhou City, China (Grant No. 2014Z127).
    [1]

    Durnin J 1987 J. Opt. Soc. Am. A 4 651

    [2]

    Sokolovskii G S 2014 Tech. Phys. Lett. 40 475

    [3]

    Wang Z Y, Li M 2009 Acta Opt. Sin. 29 2984 (in Chinese) [王中宇, 李萌 2009 光学学报 29 2984]

    [4]

    Fan D D, Zhang Q A, Cheng Z M, Zheng W T, Wu F T 2012 Acta Phys. Sin. 61 164103 (in Chinese) [范丹丹, 张前安, 程治明, 郑维涛, 吴逢铁 2012 物理学报 61 164103]

    [5]

    He X, Wu F T, Li P, Chen Z Y 2014 Sci.China: Phys. Mech. Astron. 44 705 (in Chinese) [何西, 吴逢铁, 李攀, 陈姿言 2014 中国科学: 物理学 力学 天文学 44 705]

    [6]

    Xie X X, Wu F T, Li D 2014 Acta Phys. Sin. 63 180201 (in Chinese) [谢晓霞, 吴逢铁, 李冬 2014 物理学报 63 180201]

    [7]

    Du T J, Wang T, Wu F T 2014 Opt. Commun. 317 24

    [8]

    Wang X F, Kang Z J, Pan Z W, Lian F Q, Huang K, Yu J 2011 Chin. J. Lasers 38 0402006 (in Chinese) [王小发, 康治军, 樊仲维, 连富强, 黄科, 余锦 2011 中国激光 38 0402006]

    [9]

    Zhou G Q 2009 Chin. Phys. B 18 1853

    [10]

    Chen B S, Pu J X 2010 Chin. Phys. B 19 074202

    [11]

    Ji X L, L B D 2004 Chin. J. Lasers 31 681 (in Chinese) [季小玲, 吕百达 2004 中国激光 31 681]

    [12]

    Zhou G Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 6185 (in Chinese) [周国泉 2009 物理学报 58 6185]

    [13]

    Li R X, Li R H, Zhao C L, Lu X H 2007 Laser Infrared 37 534 (in Chinese) [李汝烯, 李汝恒, 赵承良, 陆璇辉 2007 激光与红外 37 534]

    [14]

    Lockyear M J, Hibbins A P, Sambles J R, Lawrence C R 2005 Phys. Rev. Lett. 94 193902

    [15]

    Liu C, Park S H 2004 Opt. Lett. 29 1742

    [16]

    Baida F I, Labeke D V 2003 Phys. Rev. B 67 155314

    [17]

    Du X Y, Zhao D M 2007 J. Opt. Soc. Am. A 24 444

    [18]

    L B D 2003 Laser Optics (Beijing: Higher Education Press) pp16-18 (in Chinese) [吕百达 2003 激光光学 (北京: 高等教育出版社) 第16-18页]

    [19]

    Wen J J, Breazeale M A 1988 J. Acoust. Soc. Am. 83 1752

    [20]

    Wen W, Lu X Y, Zhao C L, Cai Y J 2014 Opt. Commun. 313 350

  • [1]

    Durnin J 1987 J. Opt. Soc. Am. A 4 651

    [2]

    Sokolovskii G S 2014 Tech. Phys. Lett. 40 475

    [3]

    Wang Z Y, Li M 2009 Acta Opt. Sin. 29 2984 (in Chinese) [王中宇, 李萌 2009 光学学报 29 2984]

    [4]

    Fan D D, Zhang Q A, Cheng Z M, Zheng W T, Wu F T 2012 Acta Phys. Sin. 61 164103 (in Chinese) [范丹丹, 张前安, 程治明, 郑维涛, 吴逢铁 2012 物理学报 61 164103]

    [5]

    He X, Wu F T, Li P, Chen Z Y 2014 Sci.China: Phys. Mech. Astron. 44 705 (in Chinese) [何西, 吴逢铁, 李攀, 陈姿言 2014 中国科学: 物理学 力学 天文学 44 705]

    [6]

    Xie X X, Wu F T, Li D 2014 Acta Phys. Sin. 63 180201 (in Chinese) [谢晓霞, 吴逢铁, 李冬 2014 物理学报 63 180201]

    [7]

    Du T J, Wang T, Wu F T 2014 Opt. Commun. 317 24

    [8]

    Wang X F, Kang Z J, Pan Z W, Lian F Q, Huang K, Yu J 2011 Chin. J. Lasers 38 0402006 (in Chinese) [王小发, 康治军, 樊仲维, 连富强, 黄科, 余锦 2011 中国激光 38 0402006]

    [9]

    Zhou G Q 2009 Chin. Phys. B 18 1853

    [10]

    Chen B S, Pu J X 2010 Chin. Phys. B 19 074202

    [11]

    Ji X L, L B D 2004 Chin. J. Lasers 31 681 (in Chinese) [季小玲, 吕百达 2004 中国激光 31 681]

    [12]

    Zhou G Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 6185 (in Chinese) [周国泉 2009 物理学报 58 6185]

    [13]

    Li R X, Li R H, Zhao C L, Lu X H 2007 Laser Infrared 37 534 (in Chinese) [李汝烯, 李汝恒, 赵承良, 陆璇辉 2007 激光与红外 37 534]

    [14]

    Lockyear M J, Hibbins A P, Sambles J R, Lawrence C R 2005 Phys. Rev. Lett. 94 193902

    [15]

    Liu C, Park S H 2004 Opt. Lett. 29 1742

    [16]

    Baida F I, Labeke D V 2003 Phys. Rev. B 67 155314

    [17]

    Du X Y, Zhao D M 2007 J. Opt. Soc. Am. A 24 444

    [18]

    L B D 2003 Laser Optics (Beijing: Higher Education Press) pp16-18 (in Chinese) [吕百达 2003 激光光学 (北京: 高等教育出版社) 第16-18页]

    [19]

    Wen J J, Breazeale M A 1988 J. Acoust. Soc. Am. 83 1752

    [20]

    Wen W, Lu X Y, Zhao C L, Cai Y J 2014 Opt. Commun. 313 350

  • [1] 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
    [2] 杨艳飞, 陈婧, 吴逢铁, 胡润, 张惠忠, 胡汉青. 像散Bessel光束自重建特性的理论和实验研究. 物理学报, 2018, 67(22): 224201. doi: 10.7498/aps.67.20181416
    [3] 宁效龙, 王志章, 裴春莹, 尹亚玲. 非线性晶体产生的空心光束中大尺寸粒子囚禁与导引. 物理学报, 2018, 67(1): 018701. doi: 10.7498/aps.67.20171571
    [4] 龚宁, 朱开成, 夏辉. 四瓣高斯光束的Gyrator变换性质和矩形空心光束的产生. 物理学报, 2016, 65(12): 124204. doi: 10.7498/aps.65.124204
    [5] 任瑞敏, 尹亚玲, 王志章, 郭超修, 印建平. 亚微米局域空心光束的产生及其在单原子囚禁与冷却中的应用理论研究. 物理学报, 2016, 65(11): 114101. doi: 10.7498/aps.65.114101
    [6] 朱洁, 朱开成. 像散正弦-高斯光束的分数傅里叶变换与椭圆空心光束产生. 物理学报, 2016, 65(20): 204204. doi: 10.7498/aps.65.204204
    [7] 朱清智, 吴逢铁, 胡润, 冯聪. 空心光束尺寸的精确调控. 物理学报, 2016, 65(18): 184101. doi: 10.7498/aps.65.184101
    [8] 施建珍, 许田, 周巧巧, 纪宪明, 印建平. 用波晶片相位板产生角动量可调的无衍射涡旋空心光束. 物理学报, 2015, 64(23): 234209. doi: 10.7498/aps.64.234209
    [9] 周琦, 陆俊发, 印建平. 可控双空心光束的理论方案及实验研究. 物理学报, 2015, 64(5): 053701. doi: 10.7498/aps.64.053701
    [10] 朱开成, 唐慧琴, 郑小娟, 唐英. 广义双曲正弦-高斯光束的Gyrator变换性质和暗空心光束产生. 物理学报, 2014, 63(10): 104210. doi: 10.7498/aps.63.104210
    [11] 陈国钧, 周巧巧, 纪宪明, 印建平. 用线偏振光产生可调矢量椭圆空心光束. 物理学报, 2014, 63(8): 083701. doi: 10.7498/aps.63.083701
    [12] 刘双龙, 刘伟, 陈丹妮, 牛憨笨. 超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中空心光束的形成. 物理学报, 2014, 63(21): 214601. doi: 10.7498/aps.63.214601
    [13] 谢晓霞, 吴逢铁, 李冬. 双焦透镜对Bessel光束传输的影响. 物理学报, 2014, 63(18): 180201. doi: 10.7498/aps.63.180201
    [14] 程治明, 吴逢铁, 方翔, 范丹丹, 朱健强. 圆顶轴棱锥产生多个局域空心光束. 物理学报, 2012, 61(21): 214201. doi: 10.7498/aps.61.214201
    [15] 范丹丹, 吴逢铁, 程治明, 王涛, 杜团结, 朱健强. 障碍物后周期性Bottle beam的自重建. 物理学报, 2012, 61(24): 244104. doi: 10.7498/aps.61.244104
    [16] 张前安, 吴逢铁, 郑维涛. 轴棱锥-透镜系统产生局域空心光束中心亮斑的消除. 物理学报, 2012, 61(3): 034205. doi: 10.7498/aps.61.034205
    [17] 吴逢铁, 马亮, 张前安, 郑维涛, 蒲继雄. 聚焦高阶Bessel-Gauss光束重建的理论和实验研究. 物理学报, 2012, 61(1): 014202. doi: 10.7498/aps.61.014202
    [18] 张前安, 吴逢铁, 郑维涛, 马亮. 新型锥透镜产生局域空心光束. 物理学报, 2011, 60(9): 094201. doi: 10.7498/aps.60.094201
    [19] 卢文和, 吴逢铁, 马宝田. 环形障碍物-轴棱锥产生局域空心光束. 物理学报, 2010, 59(9): 6101-6105. doi: 10.7498/aps.59.6101
    [20] 张 蕾, 蔡阳健, 陆璇辉. 一种新空心光束的理论及实验研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1777-1781. doi: 10.7498/aps.53.1777
计量
  • 文章访问数:  3412
  • PDF下载量:  450
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-18
  • 修回日期:  2014-12-22
  • 刊出日期:  2015-06-05

Bessel光束经椭圆环形孔径后的衍射光场

  • 1. 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, 厦门 361021
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61178015)、福建省科技创新平台计划(批准号:2012H2002)和泉州市科技重点项目(批准号:2014Z127)资助的课题.

摘要: 基于菲涅耳衍射积分理论及硬边孔径的复高斯函数展开法导出了Bessel光束经椭圆环形孔径后的光场表达式, 数值模拟了其光场的强度分布. 研究了Bessel光束经椭圆环形孔径后的光场变化及其传播过程; 在实验上利用轴棱锥输出的近似无衍射Bessel光, 通过椭圆环形孔径, 使用电荷耦合器件拍摄得到不同传播距离处的光强分布. 理论结果和实验结果均表明无衍射光束经椭圆环形孔径后会产生空心光束.

English Abstract

参考文献 (20)

目录

    /

    返回文章
    返回