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透镜轴棱锥生成近似无衍射贝塞尔光束

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简介：
本文研究了一种通过透镜轴棱锥系统生成近似无衍射贝塞尔光束的方法，探讨了其在光学领域的应用潜力。 通过利用两个具有球差的球面透镜进行胶合，并对其像差进行控制与优化，设计出了一种类似轴棱锥的双透镜系统，称为透镜轴棱锥。该系统能够产生具备贝塞尔光主要特性的光束。相较于传统的轴棱锥，这种新型系统的优点在于易于加工、制造成本低以及具有较大的孔径。 利用光学设计软件对平行光经过此透镜轴棱锥时生成的贝塞尔光线传播过程进行了模拟，并通过实验在不同距离处拍摄了沿光轴传播时产生的贝塞尔光斑。理论分析结果与实际实验数据吻合良好。

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  • 透镜轴棱锥生成近似无衍射贝塞尔光束
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    本文研究了一种通过透镜轴棱锥系统生成近似无衍射贝塞尔光束的方法，探讨了其在光学领域的应用潜力。 通过利用两个具有球差的球面透镜进行胶合，并对其像差进行控制与优化，设计出了一种类似轴棱锥的双透镜系统，称为透镜轴棱锥。该系统能够产生具备贝塞尔光主要特性的光束。相较于传统的轴棱锥，这种新型系统的优点在于易于加工、制造成本低以及具有较大的孔径。 利用光学设计软件对平行光经过此透镜轴棱锥时生成的贝塞尔光线传播过程进行了模拟，并通过实验在不同距离处拍摄了沿光轴传播时产生的贝塞尔光斑。理论分析结果与实际实验数据吻合良好。
     
  • 生成长距离近似无衍射光束的凹锥透镜
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    本研究介绍了一种用于生成长距离近似无衍射光束的凹锥透镜设计方法。通过优化几何参数，该透镜能够有效产生稳定且具有远场应用潜力的高斯光束。 设计了一种新型光学元件——凹锥透镜，该透镜通过将传统轴棱锥的底面磨削成凹球面来产生长距离近似无衍射光束。采用几何光学理论分析了其工作原理，并推导出凹锥透镜的振幅透射率函数。进一步利用衍射理论和模拟方法研究了平面波经过该元件后的光强分布特性。 研究表明，相较于传统轴棱锥，在选择合适的曲率半径时，凹锥透镜能够产生发散角小且沿轴向强度均匀分布的长距离近似无衍射光束。具体而言，当折射率为1.51509、底角度数为10°以及曲率半径为75毫米的情况下，若入射光束直径为20毫米，则凹锥透镜可产生最大471.220毫米的无衍射距离；相比之下，在相同条件下传统轴棱锥只能生成约111.235毫米的最大无衍射距离。由此可见，使用凹锥透镜可以显著增加近似无衍射光束的有效传播长度达359.985毫米。
     
  • MATLAB仿真轴棱锥产生的贝塞尔高斯光束及其环形光束强度图像分析
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    本研究利用MATLAB进行仿真，探讨了轴棱锥产生贝塞尔高斯光束的过程，并对生成的环形光束进行了强度分布图像分析。 在光学领域内，贝塞尔高斯光束（Bessel-Gaussian beam）是一种具有非衍射特性的特殊光束，在传播过程中能够保持其形状不变。轴棱锥作为一种光学元件，可以用来生成这种类型的光束。 MATLAB作为一款强大的数学计算和仿真软件，在光学仿真的应用中非常广泛。通过使用该工具进行仿真技术，我们可以直观地展示并分析由轴棱锥产生的贝塞尔高斯光束以及环形光束的强度分布特性。 在执行此类仿真时，需要依据光学理论建立相应的数学模型，并编写程序来实现这些计算过程。例如，在模拟轴棱锥生成贝塞尔高斯光束的过程中，必须考虑到光线穿过该元件后相位的变化及其对强弱分布的影响。仿真的准确性取决于能否精确描述这一现象。 对于环形光束的仿真而言，则需建立相应的数学模型以解释其产生机制，并分析诸如宽度、中心暗区深度和大小等特性参数。这些数据在实际应用中，如光学系统设计与操作方面具有重要作用。 文件列表显示了涉及不同方面的材料内容。“基于协议的工业相机图像采集与存储技术实现探讨一引言.doc”可能概述或介绍了有关工业相机图像处理的技术细节；“仿真轴棱锥产生贝塞尔高斯光束与环形光束强度分布图分析.html”和相关文档则详细描述了MATLAB仿真的过程及结果。“1.jpg”， “3.jpg”，以及“2.jpg”的图片文件中，包含了通过模拟生成的光强图像。 利用MATLAB仿真技术能够深入探讨轴棱锥产生贝塞尔高斯与环形光束的过程、传播特性及其强度分布。这对于复杂光学系统的理解和设计至关重要，在诸如激光加工等领域有着重要的实际应用价值。
     
  • 鲍威尔棱镜.zip_zemax_高斯束_鲍威尔透镜_鲍威尔棱形_鲍威尔棱镜
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    本资源介绍鲍威尔棱镜的应用与设计，特别是在ZEMAX软件中如何操作以实现高斯光束的高效变换。适合光学工程爱好者及专业人士研究使用。 鲍威尔棱镜是一种光学划线棱镜，能够使激光束通过后形成光密度均匀、稳定性好且直线性佳的线条。相比柱面透镜模式，鲍威尔棱镜可以更好地消除高斯光束中心热点及边缘褪色的问题。
     
  • 由零级贝塞尔光束干涉生成的局部空心光束
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    本研究探讨了利用零级贝塞尔光束之间的干涉效应来产生局部空心光束的技术。这种方法为操控微粒和原子光学提供了新的可能。 通过对两个零级贝塞尔光束相干叠加形成的三维衍射光场进行理论分析和计算机模拟发现，在特定条件下，双零级贝塞尔光束会在光轴上产生一系列高质量的局域空心光束。进一步研究了这种阵列局域空心光束尺寸、周期以及质量与双零级贝塞尔光束参数及光学路径参量之间的定量关系，并得出当两个环缝的能量相等时，中心暗斑位置达到完全干涉相消的条件；产生最佳局域空心光束时内外环缝光源半径比为0.465。该研究为基于双零级贝塞尔光束干涉实现阵列局域空心光束新型衍射光学元件的设计和制备提供了理论依据与设计参数。
     
  • 限束宽度下聚焦贝塞尔-高斯光束轴上光强分布
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    本文探讨了在受限宽度条件下，聚焦贝塞尔-高斯光束轴线上光强度的分布特性，分析其物理机制及应用前景。 通过运用Collins衍射积分推导了贝塞尔－高斯光束经圆光阑限孔透镜后的轴上光强表达式，并进行了数值计算以探讨轴上光强的分布规律。此外，还对贝塞尔光束经过回光阑限孔透镜后在轴上的光强分布进行了理论和实验研究。
     
  • 利用衍射追迹进行衍射受限透镜成像
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    本研究探讨了通过衍射追迹技术分析和优化衍射受限条件下透镜成像性能的方法，为高精度光学系统设计提供理论支持。 通过衍射追迹实现衍射受限透镜成像，并复习菲涅尔衍射计算的S FFT算法。掌握利用衍射追迹完成理想单透镜系统成像编程计算，理解并体会透镜尺寸大小对衍射受限系统成像质量的影响。此外，使用MATLAB编写相关代码进行实验和验证。
     
  • 贝塞尔光束强度模拟程序
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    贝塞尔光束强度模拟程序是一款用于科学研究和工程应用的专业软件工具，它能够精确地模拟贝塞尔光束在不同介质中的传播特性及其强度分布。此程序广泛应用于光学通讯、激光加工及生物医学成像等领域，为研究人员提供了深入分析与优化设计的平台。 贝塞尔光束的横向光强分布包括一个中心光斑以及一系列同心圆环结构。在实际物理条件下实现的贝塞尔光束具有有限无衍射传播范围，在这一范围内，即使遇到不透明障碍物后也能恢复原有的横向光强分布特性。由于其独特的强度分布和传输性质，贝塞尔光束被广泛应用于多个领域，包括光学成像、微细加工、光学互连与校直技术、粒子操控以及微缩平板印刷等，并且在非线性光学中也有重要应用。