基于軸棱錐的Nd-YAG激光器腔內(nèi)倍頻產(chǎn)生貝塞爾綠光.pdf

1、近似無衍射貝塞爾光束在有限距離傳播時橫向光強分布近似不變，這種獨特的性質(zhì)，二十多年來一直受到人們密切的關(guān)注和深入的研究。短脈沖近似無衍射Bessel光束由于中心光斑尺寸小，峰值功率密度大，使其在精確測量與準直，精密加工切割，材料光學(xué)，生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由無衍射貝塞爾光束整形得到的局域空心光束，在傳輸方向上存在著光強低，甚至為零的局部區(qū)域，可作為激光導(dǎo)管、光鑷和光學(xué)扳手在微觀粒子(如微米粒子、納米粒子、自由電子、生物細胞和原子

2、或分子等)的精確、無接觸操縱控制和有效冷卻中性原子、分子方面發(fā)揮強大的作用。
　　 軸棱錐是產(chǎn)生無衍射光束效率最高的光學(xué)元件。本文對基于軸棱錐的諧振腔，特別是基于軸棱錐的非穩(wěn)諧振腔及腔內(nèi)倍頻獲得短脈沖近似無衍射貝塞爾光，和環(huán)形光束通過軸棱錐產(chǎn)生局域空心光束的特性進行了系統(tǒng)地研究和實驗。論文的主要內(nèi)容包括：
　　 1.根據(jù)廣義的惠更斯-菲涅爾衍射積分理論和幾何光學(xué)理論推導(dǎo)了平面波通過軸棱錐產(chǎn)生的近似無衍射光束的傳輸表達式，

3、軸上光強，最大無衍射距離和中心光斑半徑公式。
　　 2.分別用光線追跡法和衍射理論對由兩個相同的軸棱錐組成的對稱Bessel-Gauss諧振腔的振蕩模式進行分析，給出了相同的模式圖，兩種方法證明，這種諧振腔內(nèi)振蕩的是Bessel-Gauss光束。
　　 3.用光線追跡法分析了由軸棱錐和平面鏡組成的Bessel-Gauss諧振腔的振蕩模式，并與實驗結(jié)果進行了對比，實驗與理論基本吻合，在腔外最大無衍射距離內(nèi)是Bessel光束

4、，之外則是空心光束。
　　 4.用波動理論和Fox-Li迭代法分析模擬了由軸棱錐和凸面鏡構(gòu)成的非穩(wěn)Bessel諧振腔的振蕩模式，并由軸棱錐和凸面鏡構(gòu)成的非穩(wěn)Bessel諧振腔首次獲得了5ns的Bessel光束，測量了中心光斑半徑，脈沖能量等相關(guān)參量。
　　 5.通過對基于軸棱錐的Bessel諧振腔和Bessel-Gauss諧振腔的研究，設(shè)計了一臺腔內(nèi)倍頻Nd:YAG納秒近似無衍射Bessel綠光激光器。非穩(wěn)激光器諧振腔由