本文關(guān)鍵詞： 無(wú)衍射光束 局域空心光束 傅里葉方法 光學(xué)設(shè)計(jì) 軸棱錐　出處：《華僑大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：學(xué)位論文設(shè)計(jì)了兩種產(chǎn)生特殊光束的新型元件:產(chǎn)生近似無(wú)衍射光束的線性徑向梯度折射率透鏡,產(chǎn)生局域空心光束的雙環(huán)透鏡。詳細(xì)介紹了兩種新型元件的光學(xué)原理及優(yōu)勢(shì),模擬仿真了相關(guān)參量對(duì)所產(chǎn)生光束質(zhì)量的影響。除此之外,學(xué)位論文首次在特殊光束領(lǐng)域內(nèi)使用傅里葉方法進(jìn)行分析與研究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,研究結(jié)果證明了這種方法的可行性,拓展了對(duì)特殊光束的理論分析方法。本論文的主要內(nèi)容為以下幾個(gè)方面:1、設(shè)計(jì)了一種產(chǎn)生長(zhǎng)距離、高質(zhì)量近似無(wú)衍射光束的新型光學(xué)元件-線性徑向梯度折射率透鏡(LRGIL)。從應(yīng)用光學(xué)角度和衍射積分理論分析了LRGIL產(chǎn)生近似無(wú)衍射光束的原理,用軟件進(jìn)行模擬,得出LRGIL具有傳統(tǒng)軸棱錐功效的結(jié)論。用Math CAD模擬LRGIL產(chǎn)生長(zhǎng)距離近似無(wú)衍射光束,得出變化LRGIL的厚度和折射率曲線參數(shù)容易改變產(chǎn)生光束無(wú)衍射距離的結(jié)論,并得到了無(wú)衍射距離大于3米的近似無(wú)衍射光束。除此之外,LRGIL還有諸多優(yōu)點(diǎn),如不易損壞,更加靈活等,在實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中擁有極大的開(kāi)發(fā)潛力。2、設(shè)計(jì)并展示了產(chǎn)生尺寸可調(diào)局域空心光束的新型元件-雙環(huán)透鏡。雙環(huán)透鏡由光罩與平凸透鏡組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于生產(chǎn)。透鏡可調(diào)制平行光產(chǎn)生參數(shù)固定的局域空心光束,通過(guò)更換光罩可在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)局域空心光束的尺寸調(diào)諧。從應(yīng)用光學(xué)角度分析了新型元件的成像原理,推出了產(chǎn)生局域空心光束的參數(shù)公式。依據(jù)衍射積分理論推導(dǎo)出了透鏡后方的光場(chǎng)分布公式并用MATLAB進(jìn)行數(shù)值模擬,使用He-Ne激光做為光源,實(shí)驗(yàn)拍攝了局域空心光束的截面光強(qiáng)分布,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真模擬基本吻合。3、使用離散傅里葉方法分析了雙環(huán)透鏡系統(tǒng)產(chǎn)生無(wú)衍射光束的過(guò)程。在雙環(huán)透鏡系統(tǒng)中用傅里葉方法描述觀察面的光強(qiáng)分布,對(duì)衍射面進(jìn)行數(shù)據(jù)抽樣,推出觀察面光強(qiáng)分布的離散化傅里葉公式,使用MATLAB進(jìn)行數(shù)值模擬,得到不同位置下的無(wú)衍射光束強(qiáng)度分布。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。4、使用離散傅里葉方法研究了非相干光源產(chǎn)生局域空心光束的過(guò)程。用菲涅爾衍射的傅里葉方法描述單色平面波產(chǎn)生局域空心光束的光強(qiáng)分布,引入色散公式使得多波長(zhǎng)光源同樣適用,討論抽樣要求并對(duì)變量進(jìn)行離散化,最后導(dǎo)出了非相干光源產(chǎn)生局域空心光束的離散化傅里葉公式。代入相關(guān)參數(shù)并用MATLAB進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了在不同軸上距離下光束的強(qiáng)度分布;設(shè)計(jì)用綠光LED產(chǎn)生局域空心光束的實(shí)驗(yàn),數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合,證明了采用傅里葉方法可以較精確地分析非相干光源產(chǎn)生局域空心光束,為該光束的描述提供了一種全新、可靠的方法。本學(xué)術(shù)論文對(duì)拓展無(wú)衍射光束的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義,對(duì)簡(jiǎn)化局域空心光束光學(xué)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)局域空心光束對(duì)粒子的微操控有實(shí)際意義,對(duì)擴(kuò)展特殊光束在信息光學(xué)中的使用具有重要的參考價(jià)值。
[Abstract]:A new type of element - linear radial gradient index lens ( LRGIL ) has been designed and demonstrated by using Fourier method in the field of special light beam . To simplify the local hollow beam optical system , it is of practical significance to realize the micro - manipulation of the local hollow beam to the particle , and has important reference value to the application of the extended special light beam in the information optics .

【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】：2016
【分類號(hào)】：TH74

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 賀魯鏡;;10.6微米激光光束傳輸?shù)拇髿庑?yīng)[J];現(xiàn)代防御技術(shù);1977年03期

2 傅世年;;光束傳輸?shù)南嗫臻g模型[J];中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào);1987年00期

3 趙華君;程正富;吳強(qiáng);;雙高斯空心光束的傳輸特性分析[J];重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

4 周莉萍,趙斌,李柱;圓錐透鏡加工誤差對(duì)光束傳輸變換的影響[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào);2001年03期

5 何振;吳建軍;劉洪剛;鄢昌渝;;光束擴(kuò)展、光船傾斜和漂移對(duì)光船自由飛行演示的影響[J];推進(jìn)技術(shù);2007年05期

6 柳建;李樹(shù)民;趙杰;王世慶;;鏡面熱變形及吹氣流場(chǎng)對(duì)光束的聯(lián)合影響[J];光學(xué)精密工程;2014年08期

7 丁攀峰;;整數(shù)與分?jǐn)?shù)階渦旋光束相位奇點(diǎn)的穩(wěn)定性分析[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年05期

8 林小娟;陳和;陳思穎;郭磐;;部分相干平頂光束通過(guò)大氣湍流的傳輸特性[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年08期

9 周磊;任戈;譚毅;唐濤;于偉;;回波瞄準(zhǔn)系統(tǒng)中基于爬山法的光束閉環(huán)瞄準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2012年12期

10 李安虎;劉立人;孫建鋒;;大口徑精密光束掃描裝置[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2009年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 葉一東;李建民;顏宏;王鋒;雒仲祥;;光束衍射傳輸?shù)臄?shù)值仿真方法[A];第十七屆全國(guó)激光學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

2 李陽(yáng)月;蒲繼雄;;渦旋光束通過(guò)角向分布狹縫的干涉特性[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

3 馮博;甘雪濤;趙建林;;階梯相位型渦旋光束傳輸特性研究[A];2010年西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2010年

4 錢勇;張宇;魏榮;王育竹;;單角錐準(zhǔn)直空心光勢(shì)阱的理論與實(shí)驗(yàn)研究[A];大珩先生九十華誕文集暨中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2004年

5 陸璇輝;陳和;趙承良;;渦旋光束和光學(xué)渦旋的研究[A];2007年先進(jìn)激光技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 曲雙平;神奇的光束傳輸技術(shù)[N];電腦報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 盧芳;陣列光束在湍流大氣中的傳輸及目標(biāo)散射回波特性[D];西安電子科技大學(xué);2016年

2 高麒麟;多模光纖中基于受激布里淵散射的光束凈化效應(yīng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 徐騰;激光慣性約束核聚變中直接驅(qū)動(dòng)方式光束排布優(yōu)化研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

4 董淵;雙半高斯空心光束的形成、傳輸及控制技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2010年

5 董一鳴;部分相干柱偏振矢量光束的表征、傳輸及應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];蘇州大學(xué);2014年

6 段_";有限光束在平面微結(jié)構(gòu)中的共振傳輸[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2008年

7 姚e，

本文編號(hào)：1445394