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轴棱锥——透镜系统的光束传输与变换 被引量：23
1
作者 吴逢铁 卢文和 马宝田 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2557-2560,共4页
对平面波经过轴棱锥——透镜系统的整个演绎过程进行详细的理论分析,数值模拟和实验验证。平面波经过轴棱锥产生横向光场不变的近似无衍射光,在最大无衍射距离内加入合适透镜将产生局域空心光束(Bottlebeam),而空心光束的尺寸可通过改... 对平面波经过轴棱锥——透镜系统的整个演绎过程进行详细的理论分析,数值模拟和实验验证。平面波经过轴棱锥产生横向光场不变的近似无衍射光,在最大无衍射距离内加入合适透镜将产生局域空心光束(Bottlebeam),而空心光束的尺寸可通过改变透镜焦距进行控制。当光束继续传播,贝塞尔(Bessel)光发生自重建(Self-reconstruction),但重建的Bessel光将会发散,光强随着传播距离增大而迅速下降,且中心亮斑尺寸也迅速增大。通过引入另一聚焦透镜对光束进行修正,恢复了Bessel光束的无衍射的特性。利用显微镜-CCD光束分析系统获得不同传播距离的截面光强分布,实验结果和理论分析及数值模拟相吻合。 展开更多
关键词 光束传输 无衍射光 局域空心光束 自重建
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透镜轴棱锥产生近似无衍射贝塞尔光束 被引量：18
2
作者 卢文和 吴逢铁 郑维涛 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1618-1621,共4页
利用两个带球差的球面透镜进行胶合,通过对其像差的控制与优化,设计出一个类似轴棱锥的双透镜系统即透镜轴棱锥,它可以产生具有贝塞尔光主要特性的光束。与轴棱锥相比,它具有加工容易、制造成本低和孔径大等优点。利用光学设计软件模拟... 利用两个带球差的球面透镜进行胶合,通过对其像差的控制与优化,设计出一个类似轴棱锥的双透镜系统即透镜轴棱锥,它可以产生具有贝塞尔光主要特性的光束。与轴棱锥相比,它具有加工容易、制造成本低和孔径大等优点。利用光学设计软件模拟了平行光经过透镜轴棱锥产生贝塞尔光的演变过程,并从实验上对光沿光轴传播时在不同距离z处的贝塞尔光的光斑进行了拍摄,理论分析与实验吻合。 展开更多
关键词 几何光学 无衍射光束 光线追迹 透镜轴棱锥 球差
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高阶贝塞耳光束及其传输特性的研究 被引量：15
3
作者 吕百达 张彬 +1 位作者 蔡邦维 杨成龙 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第9期840-844,共5页
本文首次提出了高阶贝塞耳(Bassel)光束的概念,并详细研究了高阶贝塞耳光束通过变换矩阵为光学系统的传输特性.
关键词 贝塞耳光束 传输 光束
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无衍射光束中心光斑的特性研究 被引量：11
4
作者 翟中生 赵斌 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期480-483,共4页
为了将无衍射光应用于大景深成像系统中,分析了无衍射光束中心光斑的变化规律。利用菲涅耳衍射理论,讨论了无衍射成像系统中点光源在透镜焦点及焦点前后所产生的无衍射光斑形式。并根据准单色光理论,推导出准单色点光源在不同位置产生... 为了将无衍射光应用于大景深成像系统中,分析了无衍射光束中心光斑的变化规律。利用菲涅耳衍射理论,讨论了无衍射成像系统中点光源在透镜焦点及焦点前后所产生的无衍射光斑形式。并根据准单色光理论,推导出准单色点光源在不同位置产生的中心光斑的尺寸和强度计算公式。最后,用红色高亮发光二极管作为准单色光源进行了验证实验。实验结果表明,无衍射光束中心光斑的半径随点光源距透镜距离的增大而减小,其强度随点光源距透镜距离的增大而增强。所得的结果为无衍射光应用于成像系统提供了理论依据。 展开更多
关键词 成像系统 无衍射光 中心光斑 轴锥镜 点光源
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基于无衍射光的表面粗糙度三角测量及其灰色评定方法 被引量：12
5
作者 王中宇 王倩 +1 位作者 孟浩 王雪 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期909-912,共4页
激光三角法是表面形貌非接触测量中的一种常用方法,在几何测量领域应用广泛。传统的激光三角法采用高斯光束作为指示光源,在机械扫描机构的配合下,通过对被测表面逐点扫描完成表面形貌的测量。采用新型的无衍射光替代传统激光光源,解决... 激光三角法是表面形貌非接触测量中的一种常用方法,在几何测量领域应用广泛。传统的激光三角法采用高斯光束作为指示光源,在机械扫描机构的配合下,通过对被测表面逐点扫描完成表面形貌的测量。采用新型的无衍射光替代传统激光光源,解决了普通高斯光束存在的"焦深"问题,简化了机械结构。并采用基于灰色系统理论的灰色滤波进行表面形貌的分离与评定,克服了原有方法对测量数据样本量和统计特性的依赖,并通过实验表明该系统能够准确地完成表面形貌的三维测量,所提出的灰色评定方法能够比较有效地进行表面形貌的分离与评定。 展开更多
关键词 表面粗糙度 无衍射光 灰色滤波 激光三角法
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径向偏振无衍射光束的产生及其传输特性研究 被引量：9
6
作者 孙顺红 林惠川 +3 位作者 崔省伟 蒲继雄 朱健强 陈宝算 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2012年第10期1022-1028,共7页
从理论和实验两方面对径向振无衍射束进行了研究.理论上数值模拟了径向振无衍射束传输特性.模拟结果表明,径向振无衍射光束既具有径向振特性又具有无衍射特性.实验上我们利用高斯束经过径向振转换器后由轴棱锥聚焦获了径向振无衍射束,... 从理论和实验两方面对径向振无衍射束进行了研究.理论上数值模拟了径向振无衍射束传输特性.模拟结果表明,径向振无衍射光束既具有径向振特性又具有无衍射特性.实验上我们利用高斯束经过径向振转换器后由轴棱锥聚焦获了径向振无衍射束,并使其经过不同角度振后到同振方向上强分,实验结果与理论结果一致.这种既具有径向振特性又具有无衍射特性束具有阔应用前景. 展开更多
关键词 径向振 无衍射束 衍射理论 轴棱锥
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基于轴棱锥用主被动方式产生短脉冲高功率近似无衍射光 被引量：7
7
作者 吴逢铁 郭东栋 +1 位作者 陈云彬 邱振兴 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1692-1697,共6页
利用轴棱锥构成的Bessel-Gauss谐振腔,首次由灯泵Nd:YAG调Q激光器主动式直接输出纳秒高功率近似无衍射Bessel-Gauss光脉冲。应用衍射理论给出的Bessel-Gauss场分布模型对结果进行分析,数值模拟和实验结果基本吻合。同时利用带抗共振环(A... 利用轴棱锥构成的Bessel-Gauss谐振腔,首次由灯泵Nd:YAG调Q激光器主动式直接输出纳秒高功率近似无衍射Bessel-Gauss光脉冲。应用衍射理论给出的Bessel-Gauss场分布模型对结果进行分析,数值模拟和实验结果基本吻合。同时利用带抗共振环(ARR)的Nd:YAG调Q激光器输出的高稳定纳秒高斯脉冲,通过Axicon的光束整形,由被动方式获得近似理想的纳秒无衍射零阶Bessel光。利用胶片扫描法记录了光强分布的精细结构,测定得出无衍射光的中心光斑半径约为90μm,峰值功率密度高达2.3×109W/cm2。分析比较了主动和被动方式产生纳秒无衍射光的特性和优缺点。 展开更多
关键词 无衍射光 纳秒光脉冲 贝塞耳光 贝塞耳-高斯光 轴棱锥
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同轴双无衍射光的理论与实验 被引量：7
8
作者 赵斌 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1460-1463,共4页
提出同轴双无衍射光的概念。如果两束汇聚角略有不同的同轴无衍射光同时存在 ,则它们相互之间叠加干涉后产生一种纵向呈周期变化的光场结构 ,这是一种新的光束空间分布 ,这种光束在横向仍是一种同心环光斑 ,可用于精密对准。而在不同纵... 提出同轴双无衍射光的概念。如果两束汇聚角略有不同的同轴无衍射光同时存在 ,则它们相互之间叠加干涉后产生一种纵向呈周期变化的光场结构 ,这是一种新的光束空间分布 ,这种光束在横向仍是一种同心环光斑 ,可用于精密对准。而在不同纵向位置 ,这些同心环的强度分布是不同的 ,且是周期性变化的。同轴双无衍射光的轴向周期性可用于沿光束传播方向的定位。文中提出了双环缝法、分段圆锥透镜法、正弦相位环光栅法等实现同轴双无衍射光的理论与实验方法 ,分析了同轴双无衍射光的横向与纵向传播的衍射光斑特性 。 展开更多
关键词 同轴双无衍射光 物理光学 轴向定位 激光测量 双环缝法 分段圆锥透镜法 正弦相位环光栅法 衍射光斑 无衍射光
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轴棱锥顶点加工误差的修正 被引量：8
9
作者 吴逢铁 江新光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2506-2511,共6页
由菲涅耳衍射理论出发,分析了轴棱锥顶点加工精度对光束传输特性的影响。分析指出,当轴棱锥顶点加工成圆形时,它相当于一个平凸镜,对光束起点聚焦作用;而真实加工成的轴棱锥更贴近双曲线顶点模型,这时衍射光束因为干涉效应产生强烈振荡... 由菲涅耳衍射理论出发,分析了轴棱锥顶点加工精度对光束传输特性的影响。分析指出,当轴棱锥顶点加工成圆形时,它相当于一个平凸镜,对光束起点聚焦作用;而真实加工成的轴棱锥更贴近双曲线顶点模型,这时衍射光束因为干涉效应产生强烈振荡,形成畸变无衍射光束。理论推导了不同顶点加工轴棱锥的衍射光场表达式,模拟分析了光束传输变换特性,最后针对双曲线顶点加工的轴棱锥提出通过遮挡中心入射光线消除顶点由不同频率衍射光束叠加造成的干涉效应的改进方案,修正后的光束特性效果理想,对实际加工的轴棱锥应用具有指导意义。 展开更多
关键词 轴棱锥 顶点加工精度 无衍射光束
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Airy光束的无衍射特性 被引量：7
10
作者 王绍民 林强 《应用激光》 CSCD 北大核心 1994年第1期1-2,共2页
本文首先证明Ａｉｒｙ光束的横向分布通过ＡＢＣＤ光学系统是不变量．进一步。用圆形光栏截到第一暗环，中心亮斑的传输将是无衍射的．
关键词 Airy图样 截载 衍射光束 光束质量
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基于无衍射光的空间入射角测量及其自动标定 被引量：7
11
作者 马国鹭 刘丽贤 赵斌 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1906-1912,共7页
为了实现对空间入射角度的精密测量,基于无衍射光束的光斑中心轨迹在自由空间的传播特性,提出了一种空间入射角精密测量系统的实现方法。针对无衍射光测空间入射角测量系统难以快速、准确地建立光束空间矢量与图像传感器像素的映射关系... 为了实现对空间入射角度的精密测量,基于无衍射光束的光斑中心轨迹在自由空间的传播特性,提出了一种空间入射角精密测量系统的实现方法。针对无衍射光测空间入射角测量系统难以快速、准确地建立光束空间矢量与图像传感器像素的映射关系的问题,提出了一种基于全站仪的近距直接标定方法;搭建了用于标定的系统平台,并通过全站仪的电控马达,编写了用于标定的自动控制软件;实现了对图像传感器的自动、快速标定,极大地缩减了标定时间,消除了长时间标定所引起的系统时变误差。在工作时,通过无衍射光斑特定的定中算法,获得其在图像传感器光敏面上的位置坐标,结合光束空间矢量与角度映射矩阵,通过曲面插值即可计算得出光束的空间入射角度。实验表明针对该空间入射角测量系统的标定方法可行、自动、快速且映射精度高,可适用于类似于空间角度入射角测量系统的标定。 展开更多
关键词 测量与计量 无衍射光束 空间入射角 自动标定
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无衍射贝塞尔光束的传输调控研究进展(特邀) 被引量：2
12
作者 李岩珂 刘圣 +3 位作者 李鹏 魏冰妍 温丹丹 赵建林 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3-22,共20页
贝塞尔光束以其独特的无衍射传输特性得到了广泛的关注,在光学操控、光学加工、信息传输、光学成像等领域具有巨大的应用前景。为了丰富光束的传输特性,通过不同手段对贝塞尔光束传输的调控成为了热点问题。研究者提出不同的理论和方法... 贝塞尔光束以其独特的无衍射传输特性得到了广泛的关注,在光学操控、光学加工、信息传输、光学成像等领域具有巨大的应用前景。为了丰富光束的传输特性,通过不同手段对贝塞尔光束传输的调控成为了热点问题。研究者提出不同的理论和方法,通过对贝塞尔光束进行不同维度的调控,构造了沿任意轨迹传输、轴上强度和偏振可调的新型类贝塞尔光束。从贝塞尔光束的基本特性出发,总结了近年来贝塞尔光束传输调控相关的研究进展,包括贝塞尔光束的传输轨迹控制、轴向强度和偏振态控制、束宽控制等基本调控手段,并分析了其传输和调控机理。 展开更多
关键词 光场调控 无衍射光束 贝塞尔光束 光传输
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无衍射光技术在瞄准系统中的理论与原理实验 被引量：6
13
作者 王中宇 周聪 张朵 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1337-1340,共4页
将无衍射光技术与传统的莫尔条纹干涉技术相结合,并且应用于光电瞄准系统中,从基本理论和原理实验上研究了一种新型的机载瞄准方法,提出了相应的瞄准跟踪技术.该方法根据无衍射光与目标圆环光栅之间迭加产生干涉图形的偏移和变化量,通... 将无衍射光技术与传统的莫尔条纹干涉技术相结合,并且应用于光电瞄准系统中,从基本理论和原理实验上研究了一种新型的机载瞄准方法,提出了相应的瞄准跟踪技术.该方法根据无衍射光与目标圆环光栅之间迭加产生干涉图形的偏移和变化量,通过调整机载光电系统,达到精密瞄准之目的.所发展形成的新型瞄准跟踪技术,不仅有助于提高瞄准吊舱的动态响应速度、跟踪精度及其稳定性,进一步提高导弹的横向命中率,而且可以增强进攻过程中的精确打击能力,为新型机载武器装备的研究提供技术储备. 展开更多
关键词 机载系统 干涉技术 无衍射光 瞄准 图像探测
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轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响 被引量：6
14
作者 杨贵洋 马国鹭 曾国英 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期75-82,共8页
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,建立了三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三种母... 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,建立了三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三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. 展开更多
关键词 物理光学 无衍射光束 轴锥镜法 衍射理论 贝塞尔光束 加工误差 面形偏差
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无衍射光莫尔条纹的中心定位方法 被引量：6
15
作者 丁善婷 程壮 +4 位作者 翟中生 李劲松 黄娇洁 吕清花 王选择 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期652-657,共6页
无衍射光莫尔条纹被广泛应用在精密测量领域中,实现无衍射光莫尔条纹中心的精确定位是高精度测量的关键。通过对无衍射光莫尔条纹图像特征进行分析,提出了一种无衍射光莫尔条纹的中心定位方法。该方法首先根据光强分布特征,提取莫尔条... 无衍射光莫尔条纹被广泛应用在精密测量领域中,实现无衍射光莫尔条纹中心的精确定位是高精度测量的关键。通过对无衍射光莫尔条纹图像特征进行分析,提出了一种无衍射光莫尔条纹的中心定位方法。该方法首先根据光强分布特征,提取莫尔条纹图像中两光斑中心局部同心圆区域;然后进行局部同心圆环检测,确定初始圆心集;再对初始圆心集进行聚类分析确定两光斑中心的初始位置;最后删除异常点并迭代求取两光斑中心较精确的位置,实现无衍射光莫尔条纹两光斑中心的定位目的。理论和实验结果表明该方法能快速、准确地同时确定两光斑中心位置,且误差小于1 pixel。 展开更多
关键词 光斑定中 聚类 无衍射光 莫尔条纹 图像处理
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环形障碍物后的无衍射光重建产生局域空心光束 被引量：5
16
作者 马亮 吴逢铁 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期66-70,共5页
利用Hankel波理论和几何光学原理对无衍射光经环形障碍物的重建过程进行分析,结果表明轴棱锥产生的无衍射光是由从轴棱锥出射的两列Hankel波的叠加而形成的,并用Zemax软件对无衍射光经环形障碍物的过程进行光线仿真,模拟了环形障碍物后... 利用Hankel波理论和几何光学原理对无衍射光经环形障碍物的重建过程进行分析,结果表明轴棱锥产生的无衍射光是由从轴棱锥出射的两列Hankel波的叠加而形成的,并用Zemax软件对无衍射光经环形障碍物的过程进行光线仿真,模拟了环形障碍物后的轴上不同位置处的截面光强图,研究了局域空心光尺寸与环形障碍物参数之间的关系。并通过实验进行验证,实验中利用轴棱锥输出无衍射光,且在最大无衍射距离内放置环形障碍物,用CCD系统记录无衍射光经环形障碍物后的光强变化,实验和仿真结果基本吻合。仿真和实验结果均表明无衍射光束经环形障碍物后会重建并能产生中心光强为零的局域空心光束(Bottle beam),在光镊和光学微操作等方面具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 物理光学 无衍射光 重建 环形障碍物 局域空心光
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无衍射光电子标靶及误差分析 被引量：4
17
作者 陈慧 赵斌 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期34-40,共7页
提出了一种新型的用于盾构机导向的无衍射光电子标靶,利用映射关系将全站仪激光入射到标靶中CCD上的光斑场盾中心位置和全站仪的角度值联系起来,结合电子水平仪读数,得到标靶的完整姿态角,并计算盾首中心坐标。分析测量过程中全站仪、... 提出了一种新型的用于盾构机导向的无衍射光电子标靶,利用映射关系将全站仪激光入射到标靶中CCD上的光斑场盾中心位置和全站仪的角度值联系起来,结合电子水平仪读数,得到标靶的完整姿态角,并计算盾首中心坐标。分析测量过程中全站仪、标靶各部件引起的误差,推导标靶测量姿态角及盾首中心坐标的误差。分析表明,标靶测量盾首的偏差精度达到毫米级,满足盾构导向的精度要求。 展开更多
关键词 无衍射光:电子标靶 姿态角测量 误差分析
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椭圆孔径与轴棱锥系统产生带状近似无衍射光束 被引量：5
18
作者 谢晓霞 李冬 吴逢铁 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期385-389,共5页
基于菲涅耳衍射理论,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。用电... 基于菲涅耳衍射理论,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。用电荷耦合器件(CCD)拍摄得到不同传播距离处的光强分布。实验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马丢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、条码扫描等应用上具有重要的指导作用。 展开更多
关键词 物理光学 椭圆孔径 轴棱锥 无衍射光束 衍射理论 光强分布
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一种无衍射光莫尔条纹的计数方法 被引量：5
19
作者 翟中生 严昌文 +1 位作者 吕清花 王选择 《湖北工业大学学报》 2015年第4期1-4,共4页
莫尔条纹具有放大的作用,而无衍射光在长距离内有恒稳定的特点,将两者结合能实现大范围的几何量精密测量。在介绍无衍射光莫尔条纹的基础上,分析莫尔条纹数与两束无衍射光的中心光斑距离的关系,采用高斯低通滤波器后再进行二值化,得到... 莫尔条纹具有放大的作用,而无衍射光在长距离内有恒稳定的特点,将两者结合能实现大范围的几何量精密测量。在介绍无衍射光莫尔条纹的基础上,分析莫尔条纹数与两束无衍射光的中心光斑距离的关系,采用高斯低通滤波器后再进行二值化,得到莫尔条纹清晰的图像,然后统计一周内图像灰度值变化的次数,得到莫尔条纹数。本研究对无衍射光在精密测量中的应用具有借鉴意义。 展开更多
关键词 无衍射光 莫尔条纹 图像处理 莫尔条纹计数
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有限能量Airy光束的小尺度自聚焦特性 被引量：5
20
作者 于文龙 章礼富 +1 位作者 谭超 傅喜泉 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期210-216,共7页
研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦,有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生,而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研... 研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦,有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生,而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱,发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱,截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大;对于较大的截断系数,有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用. 展开更多
关键词 非线性光学 非线性薛定谔方程 自聚焦 无衍射光束 Airy光束 非线性传输 小尺度自聚焦 增益谱
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