作者单位
摘要
西北工业大学物理科学与技术学院,光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室,陕西省光信息技术重点实验室,陕西 西安 710129
贝塞尔光束以其独特的无衍射传输特性得到了广泛的关注,在光学操控、光学加工、信息传输、光学成像等领域具有巨大的应用前景。为了丰富光束的传输特性,通过不同手段对贝塞尔光束传输的调控成为了热点问题。研究者提出不同的理论和方法,通过对贝塞尔光束进行不同维度的调控,构造了沿任意轨迹传输、轴上强度和偏振可调的新型类贝塞尔光束。从贝塞尔光束的基本特性出发,总结了近年来贝塞尔光束传输调控相关的研究进展,包括贝塞尔光束的传输轨迹控制、轴向强度和偏振态控制、束宽控制等基本调控手段,并分析了其传输和调控机理。
光场调控 无衍射光束 贝塞尔光束 光传输 
光学学报
2024, 44(10): 1026001
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学物理学院微纳光电信息系统理论与技术工业和信息化部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
无衍射光束近年来广受关注,其无衍射、自修复和自加速的传播特性在微观成像应用中显示出潜在的优势。无衍射特性可抑制光束在传播过程中的衍射,有助于提升成像的分辨率。自修复特性可使光束在透过强散射介质后快速恢复波前,提高成像景深和信噪比。自加速特性可增加光场信息的有效探测维度,实现多维重构成像。本综述结合几类生物显微成像技术特点,介绍以贝塞尔光束、艾里光束为代表的无衍射光束在高分辨生物显微成像中的应用研究进展。
无衍射光束 生物显微成像 三维成像技术 
激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2000001
作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
2 义乌工商职业技术学院,浙江 金华 322000
Lommel光束是由Lommel函数描述的一种结构复杂的无衍射光束,其光学形态可由阶数n、不对称度c0、旋转角度?0等3个参数调控,三参数Lommel光束结构复杂,实验上较难产生。引入了一种复振幅调制技术来产生Lommel光束,利用罗曼型迂回相位编码法,对复杂波前的振幅和相位进行编码,构造出能够产生Lommel光束的二元计算全息图,然后使用全息直写打印系统,将由计算机构建的二元计算全息图加工成实振幅掩模板,实验制备了像素数高达35000 pixel×35000 pixel的掩模板,最终方便地产生了高质量的Lommel光束,该研究方法也为产生其他具有复杂结构的无衍射光束提供了思路。
无衍射光束 计算全息 罗曼型迂回相位编码法 全息直写打印系统 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1909001
作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院,浙江 金华 321004
2 浙江省光信息检测与显示技术重点实验室,浙江 金华 321004
从几何光学焦散角度,利用谱相位调制原理,提出一种通用且高效的无衍射结构光场调控方法。利用驻相近似和焦散线原理建立了谱相位与光束横截面分布轨迹之间的数学模型。提出一种谱相位叠加的改进算法,实现构建任意结构的无衍射光束,理论模拟和实验结果相吻合。与现有方法相比,本文方法能够实现对无衍射光场形状分布的灵活调控,其丰富的结构及无衍射特性将极大地拓展其在光学微加工及微操纵等领域的应用。
物理光学 无衍射光束 光学焦散线 相位调制 
光学学报
2023, 43(13): 1326001
作者单位
摘要
浙江师范大学 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
无衍射光束是一种能在自由空间稳定传输的光束。近来,一类具有复杂光学形态的无衍射光束被引入,比如马蒂厄光束、抛物光束、非对称贝塞尔光束等。为了产生具有复杂结构的无衍射光束,需要对光波进行复振幅调制,即同时调制光波的振幅和相位。但目前的商用光学调制元件只能调制光波的振幅或相位。本文基于二元计算全息法,编码二维复透过率函数分布,构建了具有复振幅调制功能的二元实振幅非负计算全息图。利用实验室自主研发的投影成像光刻系统,对银盐干板进行曝光处理,经显影、定影处理,将其加工为相应的振幅掩模板,用来产生精确的具有复杂结构的无衍射光束。以无衍射马蒂厄光束为例,采用罗曼型迂回相位编码方法,在全息图每个抽样单元内开一个矩形通光孔径,通过改变通光孔径的面积来对复值光波的振幅进行编码,通过改变通光孔径中心偏离抽样单元中心的距离,来对复值光波的相位进行编码。最终构建了两种产生马蒂厄光束的典型二元实振幅计算全息图,其像素数高达28000 pixel×28000 pixel。之后利用加工好的振幅掩模板,准确、方便、高效地产生了的椭圆系数q=10,拓扑荷数m=0与m=1的第一种偶型马蒂厄光束,其他类型的马蒂厄光束可相应产生,这是一种光束形态多样、光束结构复杂的无衍射光束。实验结果证实,采用罗曼型迂回相位编码方法产生具有复杂结构的无衍射光束,有效避免了实验过程中分离的相位调制元件和振幅调制元件之间的对准误差,二元计算全息编码法是一种能用来调控产生复杂结构无衍射光束的新途径。
无衍射光束 二元计算全息 投影成像光刻系统 罗曼型迂回相位编码 nondiffractive beams binary computer-generated holography projection imaging lithography system lohmann-type detour phase coding method 
中国光学
2022, 15(1): 14
作者单位
摘要
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津大学南昌微技术研究院, 天津 300072
无衍射光学晶格主要采用函数传递的方式进行数值计算分析,数学模型抽象,程序构建复杂,难以灵活地分析不同光学元件及其缺陷和光路结构对光学晶格物理形成过程的影响。从光路仿真角度出发,提出了一种无衍射光学晶格的分析方法,实现了基础方晶格、最大对称组合基础方晶格、一级稀疏方晶格等典型光学晶格结构的仿真,并验证了光束的无衍射性,说明了该方法的可行性。将该方法应用于光路结构和光学元件特性与光学晶格结构之间的关联分析,有助于探索无衍射二维光学晶格的形成与调控方法,以及潜在应用效果的评估。
相干光学 相干干涉 二维光学晶格 光学仿真 光线追迹 无衍射光束 
光学学报
2019, 39(5): 0503001
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
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
为进一步完善多级无衍射光束的传输与转换理论, 基于轴锥镜法和菲涅耳衍射理论对双级无衍射光束的光场分布做了详细理论分析, 采用数值模拟软件对双级无衍射光束的空间光强分布与轴上光强分布进行仿真; 基于锥镜加工工艺对锥镜顶点和一、二级锥镜临界点呈双曲线分布的双级轴棱锥透镜的光场分布进行研究, 分析了双级无衍射光场的场强大小和影响光场振荡周期的因素。结果表明: 理想双级轴棱锥透镜生成的无衍射光场由4个区域组成, 在干涉重合区其光强为一、二级轴棱锥衍射场的耦合叠加, 其余区域仍保持单级无衍射光场分布特性; 锥镜顶点和一、二级锥镜临界点呈双曲线分布的双级轴棱锥透镜的光场分布受双曲线特征参数影响较大。其特殊的光场分布为多级无衍射光束拓展至大尺寸空间测量以及粒子微操作等提供了新的可能。
衍射理论 局域空心光束 贝塞尔光束 轴棱锥透镜 多级无衍射光束 diffraction theory local hollow beam Bessel beam axicon lens multilevel non-diffracting beam 
应用光学
2018, 39(5): 722
贾昊 1,2,*于湘华 1杨延龙 1周兴 1,2[ ... ]姚保利 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出无衍射贝塞尔光束的互补光束概念.基于惠更斯-菲涅尔原理和光场的相干叠加性, 给出了其频谱的一般形式.利用遗传算法搜索频谱相位分布的最优解, 使得扫描互补光束光片场的强度分布与贝塞尔光片旁瓣强度分布几乎一致, 二者相减可消除旁瓣的影响, 从而获得大视场均匀的理想薄光片.将其应用在光片荧光显微成像中, 可有效去除离焦背景噪声, 提高成像质量.
无衍射光束 贝塞尔光束 空间光场调控 计算全息 遗传算法 光场再现 Non-diffracting beam Bessel beam Modulation of spatial optical field Computer generated hologram Genetic algorithm Light field reproduction 
光子学报
2018, 47(7): 0708002

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