导读:本文包含了无衍射光束论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:光束,理论,塞尔,光学,棱锥,物理,孔径。
无衍射光束论文文献综述
杨贵洋[1]（2019）在《多级无衍射光束的传播特性及其生成理论与技术研究》一文中研究指出无衍射光束其横截面光场分布服从第一类零阶贝塞尔函数形式,在自由空间中始终保持焦点状态传输,其光束强度及尺寸不随传输距离而改变,且遇到障碍物后能在较短传输距离内进行自我修复迅速恢复至原有光学特性。因此,在激光微加工、光学准直与成像、光学精密检测、光学微操纵等领域得到了广泛的研究与应用。但目前针对无衍射光束的研究主要集中于单级无衍射光束,相比而言双级或多级无衍射光束不仅具有单级优点,更在生物医学、原子物理等领域显现出更广阔的应用前景。基于此,本文将对无衍射光束从单级到多级的形成机理、方法及其影响因素展开研究,主要研究内容包括如下几个方面:无衍射光束的基础理论研究:包括几何光学理论和衍射光学理论。基于几何光学理论和轴锥镜法,详细推导了从单级到多级无衍射光束生成过程中,其最大无衍射传输距离和中心光斑尺寸与入射波长、锥镜底角、锥镜半径、锥镜折射率的关系。基于菲涅耳衍射理论,结合“子波相干迭加”数学积分及稳相法原理,推导了平面波垂直入射至轴棱锥透镜后其空间光场分布的积分表达式,数值模拟了无衍射光束其轴上光强分布、径向光强分布以及沿轴向不同传输距离处横向光强分布。在此基础上,将单级锥镜扩展至双级或多级,进而生成双级或多级无衍射光束,重点探究了在衍射场中干涉迭加区其光强耦合分布情况,结合塔尔博特效应详细分析了其振荡周期和生成局域空心光束的演变过程。无衍射光束的传输与转换研究:包括单级、双级、多级锥镜的传输与转换,以及光束斜入射、障碍物遮挡-光束自重构、望远光学系统的传输与转换等。基于轴锥镜法,从理论推导结合实验测试分析了准直激光束垂直入射至单级、双级和多级锥镜后无衍射光束的传输转换特性,重点分析了单级与多级无衍射光束在干涉重迭区的生成差异。与此同时,探究了准直激光束以一定倾角入射至锥镜后无衍射光束的传输特性,得到了入射倾角大小对光束光斑分裂程度的影响关系。基于巴比涅原理和能量流动角度,系统探究了无衍射光束在传输过程中受障碍物遮挡光束自恢复自重构的过程,得到了障碍物尺寸大小对自恢复过程的影响关系。基于轴锥镜法搭载望远光学系统,通过调节望远光学系统透镜焦距实现了基于一种锥镜生成参数可控的无衍射光束系统构建,得到了新的无衍射光束特性与望远光学系统透镜参数变换的关系,减小了原有无衍射光束传播特性取决于光学器件结构参数的限制程度。无衍射光束生成的影响研究:包括锥镜底角和半径等几何参数、入射波长和锥镜折射率等物理参数、以及生成过程中锥镜加工偏差对其传播特性的影响研究。基于轴锥镜法,从理论推导结合实验测试分析了入射激光波长、锥镜底角、锥镜半径、锥镜折射率等基本参数对无衍射光束空间光场分布、光强大小的影响关系,对比分析了现有五种主要的生成无衍射光束方式差异性。基于锥镜加工工艺,构建了锥镜横截面加工对称偏离和非对称偏离模型,在对称偏离中建立了母线内凹、母线外凸、双曲线圆顶等锥镜模型,基于锥镜表面轮廓推导了其振幅透过率函数,模拟了各加工偏离形式对无衍射光束光场分布、光强大小及传输特性的影响。在非对称加工偏离中,建立了加工偏离量随锥镜方位角的变化关系,进而推导了其振幅透过率函数,结合菲涅尔衍射理论对比分析了对称与非对称加工偏离的差异性。本研究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提供了理论基础,同时,对进一步完善无衍射光束衍射场理论,拓宽其工程应用范围等具有重要的指导意义。综合上述分析,本课题系统研究了无衍射光束从单级、双级到多级的形成机理、传输与转换、生成影响等综合因素,为无衍射光束在实际工程中的应用奠定理论基础,对参数可控无衍射光学系统的设计、优化及评价具有重要的指导意义。(本文来源于《西南科技大学》期刊2019-05-01）
杨贵洋,马国鹭,曾国英[2]（2019）在《轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响》一文中研究指出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,建立了叁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叁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.(本文来源于《光子学报》期刊2019年01期）
刘会龙,胡总华,夏菁,吕彦飞[3]（2018）在《无衍射光束的产生及其应用》一文中研究指出近年来,随着激光技术的快速发展,相继产生了多种在远距离传输后中心光斑保持不变的无衍射光束,包括贝塞尔光束、高阶贝塞尔光束、马丢光束、高阶马丢光束、余弦光束、抛物线光束以及艾里光束.无衍射光束在激光打孔、激光精密准直、光学精密控制、光学微操控、光通信、等离子体导向、光子弹产生、光通信、自聚焦光束的合成以及非线性光学等领域中有着广泛的应用.本文介绍了各类无衍射光束的数学表达式、产生方法及对应的实验结果;就无衍射光束的特性和应用进行了归纳和讨论;并对其在未来的研究与应用前景中发挥的重要作用进行了简要总结与展望.(本文来源于《物理学报》期刊2018年21期）
杨贵洋,马国鹭,曾国英[4]（2018）在《基于圆锥透镜生成双级无衍射光束的理论分析》一文中研究指出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迭加,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。(本文来源于《应用光学》期刊2018年05期）
杨贵洋,马国鹭,曾国英[5]（2018）在《双级无衍射光束的生成理论与实验研究》一文中研究指出为进一步完善多级无衍射光束的传输与变换理论,拓展双级无衍射光束的应用范围,根据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;基于轴锥镜法搭建生成双级无衍射光束的实验平台,获取了沿光轴传输至不同距离处的截面光斑及其光强分布,探究了平行光束不同入射倾角对无衍射光束传输变换的影响.实验结果表明:双极无衍射出射光场由四个区域组成,在干涉重合区其光强为一、二级轴棱锥出射场的耦合迭加,其余区域仍保持单级无衍射光束的传播特性,其光强大小受轴棱锥透镜的入射光阑与透镜底角影响,光斑破裂程度与平行光束的入射倾角呈正相关.本文对双极无衍射光束的空间传播特性、光强分布特性、光强影响因素等做了详细分析,对拓展多级无衍射光束的应用具有指导意义.(本文来源于《光子学报》期刊2018年07期）
黄秀军,宋镇江,刘亮,徐红艳,石德乐[6]（2018）在《基于无衍射光束的高效远距离无线能量传输技术》一文中研究指出针对传统高斯光束具有随着传输距离增大,光斑直径不断变宽,到靶功率密度不断减少的缺点,而无法用于远距离无线能量传输的难题。对具有中心光斑直径小且传播距离远的无衍射光束进行了研究,通过相位调控技术产生近无衍射光的方法,设计了一种基于无衍射光束的激光传能光学系统,得到了在传输相同距离的情况下,无衍射光束相比高斯光束能够保持长距离不发散的结果。研究结果表明,该无衍射光学系统能够有效提高传输距离减少能量损失,提高到靶功率密度,进而降低接收端光电池的接收面积及系统的体积重量。(本文来源于《空间电子技术》期刊2018年02期）
马国鹭,刘丽贤,杨贵洋,赵斌[7]（2018）在《参数可控长距无衍射光束的生成方法研究》一文中研究指出为了消除光学器件几何参数对无衍射光束传播特性调整的限制,实现长距空间中无衍射光束传播时特性参数的可控性,首先,通过研究axicon折射阴影区的电场分布特征,发现axicon无衍射区外过临界面后的近轴区域虽处于几何折射阴影近轴区域内,但仍存在光强服从第一类零阶贝赛尔函数分布的球面波;以此为基础,提出了一种不受传播空间距离限制的无衍射光束的生成方式;最后,在近12 m的尺度范围内进行无衍射光传播特性参数测试,发现其实验参数与理论计算值的差值不超过0.1μm。该无衍射光通过对第一类零阶贝塞尔函数分布的球面衍射光斑准直生成,本质上区别于传统的干涉无衍射光束生成方式,易于生成大尺度空间无衍射光束。该无衍射光生成方式适合用于非能量使用情况下大尺度空间的直线基准、光束空间通讯等领域,具有较大的价值与意义。(本文来源于《中国光学》期刊2018年01期）
王硕琛[8]（2017）在《基于傅里叶变换的无衍射光束研究》一文中研究指出本学位论文主要基于傅里叶变换研究无衍射光束的产生和传播特性。首先,研究了部分相干无衍射光束经过硬边光阑的传输特性;其次基于傅里叶变换理论,利用轴棱锥-透镜系统得到了局域空心光束;最后,设计了两种光学系统,分别产生了完全相干和部分相干的无衍射Mathieu光束。论文内容主要包括以下四个方面:1.研究了部分相干Bessel光束经过环形孔径的传输特性。理论上利用高斯谢尔模型和交叉谱密度的传播公式得到了部分相干Bessel光束经过环形孔径的光强表达式。通过Math CAD软件数值模拟其光强表达式,得到了在不同传播距离的截面光斑图。结果表明部分相干Bessel光束在经过环形孔径后会产生空心光束。实验上以绿光LED为光源,经轴棱锥聚焦得到部分相干Bessel光束,在其无衍射距离内放置环形孔径,使用体视显微镜照相系统拍摄下部分相干Bessel光束经过环形孔径的衍射光斑图,得到的结果与模拟结果吻合。这个结论对研究部分相干无衍射光束的传输特性具有很大参考价值。2.用离散傅里叶方法描述单色平面波产生局域空心光束(Bottle beam)的光强分布,使用加权迭加的方法使得多波长的LED光源同样适用。使用离散傅里叶方法导出LED光源产生局域空心光束的离散公式,选取合适的抽样参数后代入MATLAB进行数值模拟,模拟出不同位置的光强图。最后设计相应实验,发现实验结果与模拟的光强图吻合,这表明使用LED通过轴棱锥透镜系统后可以产生部分相干局域空心光束,同时也证明了采用傅里叶方法分析部分相干局域空心光束的准确性。并且相较于传统的标量衍射理论,它更加的简洁、快速,是研究Bottle beam的一种全新又可靠的方法。3.Mathieu光束是无衍射光束的一种,具有在传播过程中不会发生衍射的特性。设计了一种简单新颖的光学元件,光束经过此衍射元件后再由透镜聚焦便可产生无衍射Mathieu光束,改变衍射元件的参数就可得到不同q值的Mathieu光束。理论上使用离散傅里叶方法导出了此光学系统产生Mathieu光束的表达式,代入MATLAB模拟出光斑图。最后设计实验进行验证,使用不同参数的衍射元件获得了叁种不同q值的无衍射Mathieu光束,数值模拟和实验结果均表明此衍射元件可以产生无衍射Mathieu光束。4.使用蓝光LED作为光源,经过椭圆孔径后得到部分相干椭圆高斯光束,经轴棱锥聚焦后得到部分相干无衍射Mathieu光束。理论上使用傅里叶变换形式下的菲涅尔衍射积分,推导得到单色椭圆高斯光束通过轴棱锥后的光场表达式,对于多波长的LED光源,对不同波长迭加得到LED光源产生部分相干无衍射Mathieu光束的表达式并代入MATLAB模拟。最后我们设计实验验证了这一光学系统产生部分相干无衍射Mathieu光束的正确性。(本文来源于《华侨大学》期刊2017-05-17）
王硕琛,谢晓霞,吴逢铁[9]（2016）在《部分相干无衍射光束经环形孔径的传输特性》一文中研究指出理论上利用高斯谢尔模型和交叉谱密度的传播公式得到部分相干Bessel光束经过环形孔径的光强表达式.通过Mathcad软件数值模拟光强表达式,得到在不同传播距离的截面光斑图,结果表明部分相干Bessel光束在经过环形孔径后会产生空心光束.实验中以绿光LED为光源,经轴棱锥聚焦得到部分相干Bessel光束,在其无衍射距离内放置环形孔径.使用体视显微镜照相系统拍摄部分相干Bessel光束经过环形孔径的衍射光斑图,得到的结果与模拟结果吻合.(本文来源于《光子学报》期刊2016年08期）
谢晓霞[10]（2016）在《无衍射光束在特殊光学元件中的衍射特性》一文中研究指出学位论文研究了无衍射光束在特殊光学元件中的衍射特性,研究内容主要包括以下四个方面:1.基于菲涅耳衍射理论,利用硬边孔径的复高斯函数展开法及稳相法研究了椭圆孔径与轴棱锥系统的光束传输特性,推导出了高斯平面波经轴棱锥衍射后产生的无衍射光场的表达式,数值模拟了不同传播距离处的截面光强分布,并设计了实验进行验证。通过拍摄得到不同传播距离处的光强分布。实验结果和模拟结果均表明平面波经椭圆孔径和轴棱锥系统后可获得具有Mathieu光束特征的带状无衍射光束。研究结果对无衍射光束在光学无损检测,条形码扫描等应用上具有重要的指导作用。2.利用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Bessel光束,通过椭圆环形孔径,拍摄得到不同传播距离的光强分布。理论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。研究结果对微粒操控或粒子囚禁有着重要的应用价值。3.研究非轴对称象散光学元件双焦透镜对无衍射Bessel光束的聚焦特性。基于空间域中的广义惠更斯—菲涅耳衍射理论衍射积分,用4x4阶矩阵来描述非轴对称光学系统,导出Bessel光通过双焦透镜更为普遍和广义的光强分布表达式,并对其光强进行数值模拟。分析双焦透镜的在x,y面上的焦距取不同值时对Bessel光束的影响。导出的广义光强分布表达式包括了普通透镜、双焦透镜和柱透镜的所有情况。研究发现当象散变大,图形畸变程度变大,导致得到的光学Bottle Beam的光束质量下降,Bottle壁变形,囚禁微观粒子的能力也随之下降。4.基于Mathieu-Hankel波理论分析了Mathieu光束经过轴棱锥后的聚焦特性,并利用菲涅尔衍射积分理论及稳相法,导出了Mathieu光束经轴棱锥后准确的解析表达式。数值模拟了无衍射Mathieu光束经过轴棱锥线性聚焦后的光场在不同传播距离处的截面光强分布图及轴上光强分布图。理论分析及数值模拟结果均表明无衍射Mathieu光束经轴棱锥聚焦后会产生周期性的Mathieu光束,研究结果对扩展Mathieu光束的应用范围提供了理论依据。(本文来源于《华侨大学》期刊2016-06-01）
无衍射光束论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
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,建立了叁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叁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.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
无衍射光束论文参考文献
[1].杨贵洋.多级无衍射光束的传播特性及其生成理论与技术研究[D].西南科技大学.2019
[2].杨贵洋,马国鹭,曾国英.轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响[J].光子学报.2019
[3].刘会龙,胡总华,夏菁,吕彦飞.无衍射光束的产生及其应用[J].物理学报.2018
[4].杨贵洋,马国鹭,曾国英.基于圆锥透镜生成双级无衍射光束的理论分析[J].应用光学.2018
[5].杨贵洋,马国鹭,曾国英.双级无衍射光束的生成理论与实验研究[J].光子学报.2018
[6].黄秀军,宋镇江,刘亮,徐红艳,石德乐.基于无衍射光束的高效远距离无线能量传输技术[J].空间电子技术.2018
[7].马国鹭,刘丽贤,杨贵洋,赵斌.参数可控长距无衍射光束的生成方法研究[J].中国光学.2018
[8].王硕琛.基于傅里叶变换的无衍射光束研究[D].华侨大学.2017
[9].王硕琛,谢晓霞,吴逢铁.部分相干无衍射光束经环形孔径的传输特性[J].光子学报.2016
[10].谢晓霞.无衍射光束在特殊光学元件中的衍射特性[D].华侨大学.2016
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