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1、DOI:10.13741/j.cnki.11-1879/o4.1997.01.001第1期光学技术No.11997年1月OPTICALTECHNOLOGYJan.1997贝塞尔光束的应用蒋志平陆启生刘泽金赵伊君(国防科技大学应用物理系,长沙410073)摘要:本文对文献中提出的贝塞尔光束的可能应用作了较全面的分析和评述,包括在能量传输、激光打孔、精密准直、小物体的测量、非线性光学、导航和测距、条形码读出、带电粒子加速中的应用,我们的分析表明,贝塞尔光束的许多提议中的应用实际上是不成立的,如能量传输、激光打孔
2、、非线性光学和导航等,对带电粒子的加速问题作了修正。关键词:贝塞尔光束能量传输激光打孔精密准直小物体测量、非线性光学、导航和测距、条形码读出、带电粒子加速ApplicationsofBesselbeam:areviewJiangZhipingLuQishengLiuZejinZhaoYijun(DepartmentofAppliedPhysics,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,410073China)Abstract:Theproposedap
3、plicationsoftheBesselbeam,includingenergytransportation,laserdrilling,precisionalignment,measurementofsmallparticle,nonlinearoptics,guidanceandranging,barcodereading,andtheaccelerationofthechargedparticles,areanalyzedandreviewedthoroughly.Ouranalysesshowth
4、atmanyoftheproposedapplicationsareunfeasible,e.g.,energytransportation,laserdrilling,nonlinearopticsandguidance.TheuseofBesselbeamintheaccelerationofchargedbeamiscorrected.Keywords:Besselbeam,energytransportation,laserdrilling,precisionalignment,measuremen
5、tofsmallparticle,nonlinearoptics,guidanceandranging,barcodereading,accelerationofchargedpar-ticles.一、引言免走不必要的弯路。1986年Durnin提出所谓的无衍射光束全面列出讨论贝塞尔光束的文章是不现实[1]——贝塞尔光束,在光学界掀起贝塞尔光束的,我们只列出了几篇有代表性的、或本文要用热,至今已有上百篇文献谈到贝塞尔光束的传到的讨论其传输特性、产生的文章,而尽可能全[2-19]输性质、产生和应用。在这些文献
6、中讨论传输性面地列出提到应用的文章。在这些星星点质、产生的文章占了绝大部分,讨论应用的文章点地谈到贝塞尔光束可能应用的文章中,R.较少,实际的应用报道更少,与贝塞尔光束热形[8]M.Herman、T.A.Wiggins和L.C.Laycock、成很大的反差。贝塞尔光束与高斯光束等的传[13]的文章有较多的应用提议,前S.C.Webster输特性有很大的不同,其奇异的特性引起人们者有若干建议,而后者有较详细的设想,值得特很大的兴趣,但是它是否有生命力要看它的应别指出。用前景。本文意在对文献中提出的可能应用作二
7、、贝塞尔光束的传输特性较全面的分析和评述,通过仔细的分析后我们由于篇幅的限制,不能详细介绍贝塞尔光将得到许多出人意料的结果。本文的工作将使束的传输特性,但为下面的讨论方便,将有限束我们对贝塞尔光束有一个全面、客观的评价,避[8]宽贝塞尔光束传输特性简单地归纳如下:1.2第1期蒋志平等:贝塞尔光束的应用存在一个宽度很窄的中心光斑,能在很长的距的光才能通过孔本身,它们的振幅分布几乎一离zmax内基本保持不变(与同样尺寸的高斯光样,传输特性当然也是一样的。因此用贝塞尔光束相比);2.有许多旁瓣,构成环状结构;3.
8、在束打的孔决不会比高斯光束好多少,贝塞尔光很大的范围zmax内环状结构的尺度不变;4.在束的优点是有较大的焦深,但是以牺牲能量利范围zmax内强度分布可控制;5.具有高度的方用率为代价的。详细讨论见[17]。向性;6.不存在几何意义上的阴影,阴影长度很小;7.如果贝塞尔光束是被硬边光阑截断的,则在距离zmax内轴上光强分布是振荡的,z小时是高频低幅振荡,z靠近zmax时是低频高幅振荡;8.在距离zmax之后是环状
