發(fā)布時(shí)間：2020-06-12 21:28

【摘要】：無衍射貝塞爾光束具有中心光斑尺寸小、在傳播方向上不發(fā)散等光學(xué)特性,這些特性使其在光鑷、非線性光學(xué)、激光準(zhǔn)直等領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。雖然傳統(tǒng)折射軸棱錐能產(chǎn)生無衍射貝塞爾光束,但是衍射軸棱錐與傳統(tǒng)折射軸棱錐相比同樣可以產(chǎn)生無衍射貝塞爾光束,且具有小型化、輕量化、可集成化等優(yōu)點(diǎn)。本文基于傳統(tǒng)折射軸棱錐設(shè)計(jì)分析衍射軸棱錐,并對衍射軸棱錐進(jìn)行了加工與檢測。首先,根據(jù)傳統(tǒng)折射軸棱錐的位相函數(shù),通過位相壓縮得到最大位相調(diào)制為2π的衍射軸棱錐,基于角譜衍射理論,建立平行高斯光束入射衍射軸棱錐的理論分析模型。詳細(xì)分析了周期寬度以及入射光的束腰半徑和波長對衍射軸棱錐光強(qiáng)分布的影響。結(jié)果表明,衍射軸棱錐的周期寬度越大無衍射貝塞爾光束中心光斑半徑和最大無衍射距離越大,入射光束束腰半徑越大最大無衍射距離越大,最大無衍射距離隨入射光波長的增加而減小。其次,基于衍射軸棱錐的位相函數(shù),設(shè)計(jì)了螺旋軸棱錐和軸棱錐陣列兩種光學(xué)元件,建立了理論分析模型,分析了二者在單色高斯光束入射下的衍射光強(qiáng)分布。結(jié)果表明,螺旋軸棱錐產(chǎn)生貝塞爾光束的階數(shù)與其拓?fù)潆姾蓴?shù)相同,軸棱錐陣列可以產(chǎn)生陣列無衍射貝塞爾光束。最后,利用單點(diǎn)金剛石超精密車床對所設(shè)計(jì)的衍射軸棱錐進(jìn)行車削加工,通過探針式輪廓儀和白光干涉儀對衍射軸棱錐的表面輪廓以及表面粗糙度進(jìn)行檢測,檢測結(jié)果表明,加工的表面輪廓與設(shè)計(jì)值基本吻合,表面粗糙度控制在4nm以內(nèi),驗(yàn)證了加工參數(shù)設(shè)置和刀具參數(shù)選擇的合理性。
【圖文】：

光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都趨向于小型化，并來越高，但是傳統(tǒng)折射軸棱錐體積大質(zhì)量大。而本小型化、易加工等優(yōu)點(diǎn)。并且，單點(diǎn)金剛石車削不要求，被廣泛的應(yīng)用于光學(xué)零件的超精密加工。光善，使衍射軸棱錐得到了更為深入的研究。現(xiàn)狀究現(xiàn)狀將入射的平行光束轉(zhuǎn)變成無衍射貝塞爾光束的一種光爾光束的方法與環(huán)縫-透鏡系統(tǒng)和透鏡軸棱錐系統(tǒng)等法相比，應(yīng)用軸棱錐產(chǎn)生無衍射貝塞爾光束是最為簡的組合還可以被用于產(chǎn)生環(huán)形光束。圖 1.3 為平行光示意圖，其中γ 是軸棱錐的底角，maxZ 是最大無衍形區(qū)域?yàn)闊o衍射區(qū)域。

早是在 1954 年被 John H.Mcleod 正式提出的[9]，他首次指以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的球面透鏡應(yīng)用于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中，軸棱錐發(fā)展至今有著非常廣泛的應(yīng)用，軸棱錐可以產(chǎn)生無衍射貝塞爾光束這一明、光學(xué)相干、光學(xué)微操縱等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用[10-13]，，如棱錐應(yīng)用在光學(xué)微操縱系統(tǒng)中。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O436.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2710134