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双轴棱锥产生长距离近似无衍射光的新技术

郑维涛 吴逢铁 张前安 程治明

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双轴棱锥产生长距离近似无衍射光的新技术

郑维涛, 吴逢铁, 张前安, 程治明

A new technique for generating non-diffracting beam with long propagation distance using two axicons

Zheng Wei-Tao, Wu Feng-Tie, Zhang Qian-An, Cheng Zhi-Ming
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  • 提出了一种利用会聚透镜、轴棱锥等简单光学元件产生长距离近似无衍射光的新技术. 分别利用几何光学和衍射理论分析了该方法产生长距离近似无衍射光束的原理, 通过软件模拟了长距离近似无衍射光束的形成过程,得出了该光束在不同距离处的横向光强分布. 模拟结果显示该光束在较长距离处的横向光强分布满足Bessel分布. 从实验上获得了传播距离长达80 m、中心光斑发散角约为0.12 mrad的近似无衍射光束, 相比于国外学者最近的研究成果(Belyi et al. 2010 Opt. Exp. 18 1966)将传播距离延长了50多米,而光束发散角压缩了22倍.实验中, 对光束沿光轴传播时在不同距离处的光斑进行了拍摄,所得实验结果与理论分析基本符合.
    A new technique for generating quasi non-diffracting beam with long propagation distance by using simple optical elements including the convergent lens and axicons is proposed. The theory of generating such a beam is studied with geometrical optics and diffraction theory. The formation process of the beam is simulated, and the transverse intensity distributions at various distances are obtained. The simulation results show that the transverse intensity distribution at long-distance accords with Bessel distribution. A comparison between the quasi non-diffracting beam, which is obtained by our experiment, and that in the literature (Belyi et al. 2010 Opt. Exp. 18 1966) shows that its propagation distance is more than 50 m longer, and the beam divergence angle is compressed by 22 times. In the experiment, the beam patterns are captured at different propagation positions, and the obtained results are in good agreement with the theoretical analyses.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60977068, 61178015)、福建省自然科学基金(批准号: 2012J01278)和泉州市科技重点项目(批准号: 2011G9)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60977068, 61178015), the Natural Science Foundation of Fujian Province, China (Grant No. 2012J01278), and the Science and Technology Key Project of Quanzhou City, China (Grant No. 2011G9).
    [1]

    Durnin J 1987 Phys. Rev. Lett. 58 1499

    [2]

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

    [3]

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

    [4]

    Wu F T, Jiang X G, Liu B, Qiu Z X 2009 Acta Phys. Sin. 58 3125 (in Chinese) [吴逢铁, 江新光, 刘彬, 邱振兴 2009 物理学报 58 3125]

    [5]

    Cheng C J, Chern J L 2010 Opt. Commun. 283 4892

    [6]

    Victor A, David S, Ulises R 2009 Opt. Lett. 34 1456

    [7]

    Zhang Q A, Wu F T, Zheng W T, Pu J X 2011 Sci. China G Phys. Mech. Astron. 41 1131(in Chinese) [张前安, 吴逢铁, 郑维涛, 蒲继雄 2011 中国科学G辑 41 1131]

    [8]

    Ma B T, Wu F T, Ma L 2010 Acta Phys. Sin. 59 6213 (in Chinese) [马宝田, 吴逢铁, 马亮 2010 物理学报 59 6213]

    [9]

    Chen B S, Pu J X 2009 Chin. Phys. B 18 1033

    [10]

    Scott G, McArdie N 1992 Opt. Eng. 31 2640

    [11]

    Jaroszewicz Z, Dopazo J F R, Gomez-Reino C 1996 Appl. Opt. 35 1025

    [12]

    Turuenen J, Vasara A, Friberg A T 1988 Appl. Opt. 27 3959

    [13]

    Vasara A, Tutunen J, Friberg A T 1989 J. Opt. Soc. Am. A 6 1748

    [14]

    Burvall A, Kolacz K, Jaroszewicz Z 2004 Appl. Opt. 43 4838

    [15]

    Sochacki J, Kolodziejczyk A, Jaroszewicz Z, Bara S 1992 Appl. Opt. 31 5326

    [16]

    Staronski L R, Sochacki J, Jaroszewicz Z, Kolodziejczyk A 1992 J. Opt. Soc. Am. A 9 2091

    [17]

    Wu F T, Chen Y B, Guo D D 2007 Appl. Opt. 46 4943

    [18]

    Ma B T, Wu F T, Lu W H, Pu J X 2010 Opt. Laser Tech. 42 941

    [19]

    Ma L, Wu F T 2010 Acta Phys. Sin. 59 6096 (in Chinese) [马亮, 吴逢铁 2010 物理学报 59 6096]

    [20]

    Zhao B, Li Z, Huang X D 1998 Acta Opt. Sin. 18 707 (in Chinese) [赵斌, 李柱, 黄德修 1998 光学学报 18 707]

    [21]

    Belyi V, Forbes A, Kazak N 2010 Opt. Exp. 18 1966

    [22]

    Chavez-Cerda S, New G H C 2000 Opt. Commun. 181 369

    [23]

    Liu L, Wu F T 2008 Acta Opt. Sin. 28 370 (in Chinese) [刘岚, 吴逢铁 2008 光学学报 28 370]

  • [1]

    Durnin J 1987 Phys. Rev. Lett. 58 1499

    [2]

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

    [3]

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

    [4]

    Wu F T, Jiang X G, Liu B, Qiu Z X 2009 Acta Phys. Sin. 58 3125 (in Chinese) [吴逢铁, 江新光, 刘彬, 邱振兴 2009 物理学报 58 3125]

    [5]

    Cheng C J, Chern J L 2010 Opt. Commun. 283 4892

    [6]

    Victor A, David S, Ulises R 2009 Opt. Lett. 34 1456

    [7]

    Zhang Q A, Wu F T, Zheng W T, Pu J X 2011 Sci. China G Phys. Mech. Astron. 41 1131(in Chinese) [张前安, 吴逢铁, 郑维涛, 蒲继雄 2011 中国科学G辑 41 1131]

    [8]

    Ma B T, Wu F T, Ma L 2010 Acta Phys. Sin. 59 6213 (in Chinese) [马宝田, 吴逢铁, 马亮 2010 物理学报 59 6213]

    [9]

    Chen B S, Pu J X 2009 Chin. Phys. B 18 1033

    [10]

    Scott G, McArdie N 1992 Opt. Eng. 31 2640

    [11]

    Jaroszewicz Z, Dopazo J F R, Gomez-Reino C 1996 Appl. Opt. 35 1025

    [12]

    Turuenen J, Vasara A, Friberg A T 1988 Appl. Opt. 27 3959

    [13]

    Vasara A, Tutunen J, Friberg A T 1989 J. Opt. Soc. Am. A 6 1748

    [14]

    Burvall A, Kolacz K, Jaroszewicz Z 2004 Appl. Opt. 43 4838

    [15]

    Sochacki J, Kolodziejczyk A, Jaroszewicz Z, Bara S 1992 Appl. Opt. 31 5326

    [16]

    Staronski L R, Sochacki J, Jaroszewicz Z, Kolodziejczyk A 1992 J. Opt. Soc. Am. A 9 2091

    [17]

    Wu F T, Chen Y B, Guo D D 2007 Appl. Opt. 46 4943

    [18]

    Ma B T, Wu F T, Lu W H, Pu J X 2010 Opt. Laser Tech. 42 941

    [19]

    Ma L, Wu F T 2010 Acta Phys. Sin. 59 6096 (in Chinese) [马亮, 吴逢铁 2010 物理学报 59 6096]

    [20]

    Zhao B, Li Z, Huang X D 1998 Acta Opt. Sin. 18 707 (in Chinese) [赵斌, 李柱, 黄德修 1998 光学学报 18 707]

    [21]

    Belyi V, Forbes A, Kazak N 2010 Opt. Exp. 18 1966

    [22]

    Chavez-Cerda S, New G H C 2000 Opt. Commun. 181 369

    [23]

    Liu L, Wu F T 2008 Acta Opt. Sin. 28 370 (in Chinese) [刘岚, 吴逢铁 2008 光学学报 28 370]

  • [1] 丁继飞, 刘文兵, 李含辉, 罗奕, 谢陈凯, 黄黎蓉. 大焦深离轴超透镜的设计与制作. 物理学报, 2021, 70(19): 197802. doi: 10.7498/aps.70.20202235
    [2] 田梓聪, 郭遗敏, 胡晨岩, 王慧琴, 路翠翠. 宽带高效聚焦的片上集成纳米透镜. 物理学报, 2020, 69(24): 244201. doi: 10.7498/aps.69.20200948
    [3] 杨雪, 李苏宇, 姜远飞, 陈安民, 金明星. 不同样品温度下聚焦透镜到样品表面距离对激光诱导铜击穿光谱的影响. 物理学报, 2019, 68(6): 065201. doi: 10.7498/aps.68.20182198
    [4] 秦飞, 洪明辉, 曹耀宇, 李向平. 平面超透镜的远场超衍射极限聚焦和成像研究进展. 物理学报, 2017, 66(14): 144206. doi: 10.7498/aps.66.144206
    [5] 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
    [6] 朱清智, 沈栋辉, 吴逢铁, 何西. 部分相干光对周期性局域空心光束的影响. 物理学报, 2016, 65(4): 044103. doi: 10.7498/aps.65.044103
    [7] 李冬, 吴逢铁, 谢晓霞. 基于轴棱锥产生近似无衍射Mathieu光束的新方法. 物理学报, 2014, 63(15): 152401. doi: 10.7498/aps.63.152401
    [8] 范丹丹, 吴逢铁, 程治明, 朱健强. 非相干光源无衍射光的自重建. 物理学报, 2013, 62(10): 104219. doi: 10.7498/aps.62.104219
    [9] 杜团结, 王涛, 吴逢铁. 轴棱锥对无衍射光束的线聚焦特性. 物理学报, 2013, 62(13): 134103. doi: 10.7498/aps.62.134103
    [10] 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
    [11] 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
    [12] 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
    [13] 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
    [14] 马亮, 吴逢铁. 阶变折射率轴棱锥产生局域空心光束. 物理学报, 2010, 59(9): 6096-6100. doi: 10.7498/aps.59.6096
    [15] 马宝田, 吴逢铁, 马亮. 非稳腔主动式直接获取纳秒近似无衍射贝塞尔绿光. 物理学报, 2010, 59(9): 6213-6218. doi: 10.7498/aps.59.6213
    [16] 吴逢铁, 江新光, 刘彬, 邱振兴. 梯度轴棱锥产生单个Bottle beam. 物理学报, 2009, 58(4): 2410-2414. doi: 10.7498/aps.58.2410
    [17] 吴逢铁, 江新光, 刘彬, 邱振兴. 轴棱锥产生无衍射光束自再现特性的几何光学分析. 物理学报, 2009, 58(5): 3125-3129. doi: 10.7498/aps.58.3125
    [18] 江新光, 吴逢铁. 像散对轴棱锥衍射特性的影响与修正. 物理学报, 2008, 57(7): 4202-4207. doi: 10.7498/aps.57.4202
    [19] 曾夏辉, 吴逢铁, 刘 岚. 干涉理论对bottle beam的描述. 物理学报, 2007, 56(2): 791-797. doi: 10.7498/aps.56.791
    [20] 刘德森. 聚焦透镜棒的色差分析. 物理学报, 1982, 31(2): 226-233. doi: 10.7498/aps.31.226
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-16
  • 修回日期:  2011-11-16
  • 刊出日期:  2012-07-05

双轴棱锥产生长距离近似无衍射光的新技术

  • 1. 华侨大学信息科学与工程学院, 泉州 362021
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60977068, 61178015)、福建省自然科学基金(批准号: 2012J01278)和泉州市科技重点项目(批准号: 2011G9)资助的课题.

摘要: 提出了一种利用会聚透镜、轴棱锥等简单光学元件产生长距离近似无衍射光的新技术. 分别利用几何光学和衍射理论分析了该方法产生长距离近似无衍射光束的原理, 通过软件模拟了长距离近似无衍射光束的形成过程,得出了该光束在不同距离处的横向光强分布. 模拟结果显示该光束在较长距离处的横向光强分布满足Bessel分布. 从实验上获得了传播距离长达80 m、中心光斑发散角约为0.12 mrad的近似无衍射光束, 相比于国外学者最近的研究成果(Belyi et al. 2010 Opt. Exp. 18 1966)将传播距离延长了50多米,而光束发散角压缩了22倍.实验中, 对光束沿光轴传播时在不同距离处的光斑进行了拍摄,所得实验结果与理论分析基本符合.

English Abstract

参考文献 (23)

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