【摘要】：該文章主要介紹和探討了焦散光束(像散貝塞爾光束)的產(chǎn)生和相應(yīng)的光學(xué)傳輸特性。在文內(nèi)分別采用激光和準(zhǔn)單色LED兩種不同光源產(chǎn)生部分相干焦散光束的實(shí)驗(yàn)方案,并討論了相干長(zhǎng)度對(duì)焦散光束光學(xué)特性的影響,以及焦散光束經(jīng)不同傳輸距離后的光斑變化趨勢(shì)。此外,還對(duì)焦散光束的自重建特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文主要內(nèi)容如下:1.論文提出利用激光作為光源產(chǎn)生部分相干焦散光束的實(shí)驗(yàn)方案�；诮徊孀V密度函數(shù)研究焦散光束,并利用菲涅耳-基爾霍夫衍射積分公式,推導(dǎo)出焦散光束的光強(qiáng)截面最終表達(dá)式。通過MathCAD軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,理論分析了光束入射到不同傾斜角度軸棱錐引起的像散對(duì)焦散光束的影響,搭建實(shí)驗(yàn)光路對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的驗(yàn)證。而且還分析了焦散光束在不同相干長(zhǎng)度下的變化趨勢(shì),結(jié)果顯示:焦散光束的光強(qiáng)分布會(huì)隨著相干長(zhǎng)度的減小而逐漸變得越來(lái)越不清晰,焦散光束的中心光點(diǎn)陣列也會(huì)逐漸消失。2.論文采用準(zhǔn)單色紅光LED作為光源,通過小孔光闌和長(zhǎng)距離傳輸?shù)姆绞綄?zhǔn)單色LED光變?yōu)椴糠窒喔晒?再傾斜入射軸棱錐產(chǎn)生LED焦散光束。應(yīng)用交叉譜密度函數(shù)及多光譜疊加原理計(jì)算出軸棱錐后LED焦散光束的光強(qiáng)分布。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了像散等參量對(duì)焦散光束的影響。通過研究不同傳輸距離對(duì)LED焦散光束的影響發(fā)現(xiàn),隨著傳輸距離的增大,焦散光束星狀外輪廓尺寸變大,中心光斑逐漸向外環(huán)對(duì)稱分裂,同時(shí)中心光強(qiáng)相應(yīng)減弱,光點(diǎn)陣列襯比度逐漸降低,最終將演化成近似空心光束。該研究結(jié)果豐富了焦散光束的內(nèi)涵,拓寬了其研究領(lǐng)域。3.論文系統(tǒng)地研究了焦散光束的自重建特性�；诜颇苌浞e分理論和巴比涅原理,推導(dǎo)出焦散光束經(jīng)圓形障礙物后的光強(qiáng)分布一般表達(dá)式。數(shù)值模擬了焦散光束經(jīng)圓形障礙物遮擋后光場(chǎng)的自重建過程,并設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論模擬基本吻合。結(jié)果表明:零階焦散光束經(jīng)軸上和離軸障礙物后均會(huì)發(fā)生光束重建現(xiàn)象。隨著傳輸距離的增加,焦散光束的外輪廓尺寸變大、中心光點(diǎn)陣列數(shù)增多,逐漸重建出不同于障礙物前的完整光束。并且觀察到光束在重建過程中橫向和縱向的重建速度并不一致,存在一定的速度差。實(shí)驗(yàn)中還利用螺旋相位板產(chǎn)生高階焦散光束,驗(yàn)證了高階焦散光束經(jīng)障礙物遮擋后同樣具有自重建特性。研究結(jié)果拓寬了焦散光束的研究范圍,為焦散光束的研究提供了一定的理論基礎(chǔ)和參考價(jià)值。
【圖文】：

個(gè)波面（如圖 2.3 所示）。利用惠更斯原這個(gè)假設(shè)的理論基礎(chǔ)不是基于光的波動(dòng)射現(xiàn)象。1818 年，菲涅耳基于光的干涉的思想補(bǔ)充了惠更斯原理，即形成了惠明光波衍射問題。

焦散光束的光強(qiáng)截面分布，，如圖 3.2（a）-（d）所示。從圖中可以觀察到，由于像散的存在，導(dǎo)致從光斑的中心開始慢慢向外環(huán)對(duì)稱分裂，最終分布為光點(diǎn)陣列并且光斑的中心也慢慢向外延申擴(kuò)展，導(dǎo)致光斑外輪廓最終成為星狀式；我們還觀察到，當(dāng)軸棱錐的傾斜角越大時(shí)（像散影響越明顯）光斑的內(nèi)部光點(diǎn)數(shù)量越多光斑外部輪廓越大。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN24;TN383.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬國(guó)鷺;曾國(guó)英;;基于無(wú)衍射探針的空間坐標(biāo)測(cè)量及其不確定度分析[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2015年05期

2 何西;吳逢鐵;李攀;孫川;;綠光LED產(chǎn)生高階Bessel光的自再現(xiàn)[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2015年01期

3 謝曉霞;李冬;吳逢鐵;;橢圓孔徑與軸棱錐系統(tǒng)產(chǎn)生帶狀近似無(wú)衍射光束[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

4 李冬;吳逢鐵;謝曉霞;孫川;;無(wú)衍射Mathieu光束自重建特性的理論和實(shí)驗(yàn)研究[J];物理學(xué)報(bào);2015年01期

5 謝曉霞;吳逢鐵;李冬;;雙焦透鏡對(duì)Bessel光束傳輸?shù)挠绊慬J];物理學(xué)報(bào);2014年18期

6 崔省偉;陳子陽(yáng);胡克磊;蒲繼雄;;部分相干Airy光束及其傳輸?shù)难芯縖J];物理學(xué)報(bào);2013年09期

7 方翔;吳逢鐵;程治明;;非相干單色LED光源對(duì)貝塞爾光束形成的影響[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

8 鄭維濤;吳逢鐵;張前安;程治明;;雙軸棱錐產(chǎn)生長(zhǎng)距離近似無(wú)衍射光的新技術(shù)[J];物理學(xué)報(bào);2012年14期

9 林惠川;陶華;賀盟;蒲繼雄;饒連周;;大功率單色LED的空間相干特性[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

10 張前安;吳逢鐵;鄭維濤;蒲繼雄;;高階貝塞爾-高斯光束的自重建特性[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2011年10期

本文編號(hào)：2643204