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oe1(光电查) - 科学论文

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  • [美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际会议 - 自加速类贝塞尔涡旋光束：光学操控的新工具

    摘要： 过去十年间，非传统光束的智能设计"塑造"了光学操控领域。特别是携带角动量的光束为光学镊子带来了新突破，使被捕获粒子能实现动态自旋与旋转。虽然光学涡旋光束、无衍射贝塞尔光束以及近年出现的自加速艾里光束在粒子捕获与操控领域各具特色，但融合这些特性必将催生更强大的工具。几年前我们设计并展示了可沿任意轨迹传播的抗衍射贝塞尔类光束。本文采用类似方法构建了特殊光束——这种具有高阶贝塞尔函数形态的光束既保持轨道角动量，又在主瓣区域形成非扩展的暗"孔洞"。该光束能沿抛物线、双曲线乃至三维空间等任意轨迹传播。实验中我们不仅观测到这种弯曲奇异光束，更通过辐射压力、梯度力与轨道角动量的协同作用，成功利用它实现微粒的三维螺旋运动光学捕获与旋转。这些发现将为形貌光场在各类应用中开辟新途径。

    关键词： 自加速、粒子操控、无衍射光束、类贝塞尔涡旋光束

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 圆柱形空心波导和自由空间中快速衰减贝塞尔模的存在与演化

    摘要： 传播不变贝塞尔光束的根本问题在于其在横向方向上不可平方积分，因而伴随着无限大的功率通量。因此，通常考虑采用截断贝塞尔光束。这类光束通过有限孔径生成，或经高斯透射函数进行切趾处理。我们获得了一种不同的、可平方积分的贝塞尔场分布解。研究表明：作为谐振腔的圆柱对称空心波导在传播过程中会调制自身场分布。这些快速衰减模式满足麦克斯韦方程组，并能以解析形式表达。

    关键词： 本征模、无衍射光束、圆柱形波导

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 利用超快激光非衍射光束实现高分辨率材料结构化

    摘要： 100纳米尺度的激光加工是材料处理领域的关键基石，它能在表面和体相中实现新型尺寸依赖功能，从而拓展一系列技术应用。在此尺度下，被加工材料会获得不仅取决于单一形貌特征局部效应，还涉及日益增强的集体行为的光学、输运或接触特性。然而，鉴于光学衍射极限，利用高强度相干光快速制备亚100纳米特征结构仍是激光微纳加工面临的挑战。具有可控时间包络的超快非衍射光束能突破这一限制，实现超分辨加工——这是下一代灵活精密材料加工工具的先决条件。这类光束展现出以极高精度和卓越深宽比加工透明材料的卓越能力，其原理在于能激发具有纳米级特征空间尺度的快速流体动力学效应和材料断裂效应。通过回顾当前成果与技术潜力，我们从动力学视角探讨了利用超快贝塞尔光束实现超衍射极限结构特征的物理机制，并阐述了具有重大技术应用价值的相关领域。

    关键词： 纳米技术、无衍射光束、超快激光、激光加工

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 用于激光材料加工应用的矢量马修光束轮廓工程

    摘要： 通过相位调制元件阵列生成所需光学强度分布的束流剖面工程，是激光材料加工领域极具前景的技术路径。标量马修光束具有横向平面内可视为"光学刀刃"的椭圆强度分布，其展现出与贝塞尔光束相似的无衍射特性——在较长焦深范围内保持强度分布恒定，这使得马修光束成为激光加工的优选方案。本研究进一步引入具有可控偏振特性的矢量马修光束，并通过数值模拟研究其空间频谱特征。我们尝试利用空间光调制器实验生成矢量马修光束的独立分量，并报道了在传播轴方向上对光束形状与尺寸实现精准调控的研究成果。

    关键词： 空间光调制器、无衍射光束、偏振、马修光束、结构光

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 非衍射韦伯光束对微粒的光学输运

    摘要： 通过基于空间光调制器产生的复场调制韦伯光束，在三维空间中实现了固体聚苯乙烯颗粒沿韦伯光束抛物线主瓣的前向与后向无衍射光学输运。该技术应用于光镊系统以实现微米级聚苯乙烯颗粒的光学操控。研究表征并比较了两种不同抛物线形韦伯光束主瓣上颗粒的运动轨迹及速度分布特征。

    关键词： 光学微操纵、复杂场调制、无衍射光束

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 基于匹配因子的非衍射图像中心化形态学识别方法

    摘要： 提出了一种基于匹配因子的形态学识别方法，用于复杂背景下同心圆条纹图像的定心。其基本原理是：相位波动幅度与匹配因子相关，该因子与非衍射光斑中心偏移量成正比。首先通过矩阵阵列图像传感器获取由同心圆条纹构成的非衍射光束横截面，下载至计算机后，通过寻找无量纲匹配因子峰值位置计算同心圆近似中心光斑位置。由于采用灰度图像识别获取了非衍射光束全部强度分布信息进行计算，显著降低了背景噪声对定心的影响，中心位置分辨率可达亚像素级。文中还讨论了空间角度测量方法，显示出在隧道掘进设备定向系统中具有重大进展与应用前景。

    关键词： 无衍射光束、定位、形态识别、数字图像处理

    更新于2025-09-04 15:30:14