采用2π位相板產生的聚焦中空光束及其原子透鏡.pdf

1、該文提出了采用2π位相板法產生聚焦中空光束的新方法.當一束準直的高斯光束通過具有2π位相分布的位相片和一個薄透鏡時,這將導致在入射高斯光束中心的完全和部分相消干涉效應,于是在透鏡后就會形成一束聚焦中空光束(FHB).根據菲涅耳衍射理論,我們數值計算了傍軸近似條件下聚焦中空光束的場分布.發(fā)現在焦平面之前有一個非常有趣的傳播性質,即隨著傳播距離z的增加,這一聚焦中空光束的暗斑尺寸(DSS)先從另變大然后再變小,最大的暗斑尺寸的位置在z=-f

2、/2處.當選擇較大的入射準直高斯光束的束腰w<,0>和較短的薄透鏡焦距f時,可以在焦平面上產生一個很小的DSS(或束半徑R<,0>),甚至可以接近衍射極限.經過焦點后,這一聚焦中空光束將以一定的角度發(fā)散,它的DSS會變得越來越大,光強度變得越來越弱.同時我們還提出了兩種聚焦中空光束的理論模型,一種是修改的TEM <,01>模式的doughnut光束模型,另一種是寬、窄高斯光束模型.從這兩種擬合的效果來看,在徑向位置-R<,0>到R<,0

3、>的范圍內,這兩種光束模型與數值計算結果擬合的非常好.該文還討論了這一藍失諧聚焦中空光束的可能應用.由于這一聚焦中空光束在它的焦平面上具有很小的DSS,可以用來聚焦原子束以形成原子透鏡.在焦平面上,聚焦中空光束的DSS越小,光學勢越大,相應的最佳失諧量δ越大,這對原子透鏡的性能越有利.因為這不僅容易得到高分辨率的原子透鏡,而且還可以減少在聚焦中空光束中原子的自發(fā)輻射和光子散射效應.同時還考慮了各項象差對聚焦<'85>Rb原子束分辨率的影