基于軸棱錐的Nd-YAG激光器腔內倍頻產生貝塞爾綠光.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，二十多年來一直受到人們密切的關注和深入的研究。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，生物醫(yī)藥等領域有著廣泛的應用。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，可作為激光導管、光鑷和光學扳手在微觀粒子(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。
　　 軸棱錐是產生無衍射光束效率最高的光學元件。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。論文的主要內容包括：
　　 1.根據廣義的惠更斯-菲涅爾衍射積分理論和幾何光學理論推導了平面波通過軸棱錐產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成的非穩(wěn)Bessel諧振腔的振蕩模式，并由軸棱錐和凸面鏡構成的非穩(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，設計了一臺腔內倍頻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