基于光强传输方程的贝塞尔光波前检测

发布时间：2018-07-13 21:50

【摘要】：贝塞尔光作为一种典型的无衍射光,在激光加工、微粒操控、显微成像等领域都有着重要应用。轴锥镜法生成贝塞尔光具有光路简单、能量转换高效的特点,但轴锥镜的加工误差等因素会影响贝塞尔光的光强分布及无衍射特性,进而影响光束的应用,因此贝塞尔光的波前检测及补偿是非常必要的。光强传输方程(TIE)法作为一种波前检测手段,只需通过两幅不同传播距离上的光强图像就可以快速精确的解算出相位。文章提出了一种利用光强传输方程法对贝塞尔光进行相位检测的新思路,同时在此基础上建立了像差与有效无衍射距离(由于贝塞尔光的应用集中在其中心主瓣,定义中心主瓣大于零的贝塞尔光传输距离为有效无衍射距离)之间的关系,并通过实验验证了理论的正确性。主要研究内容有:利用基尔霍夫衍射理论及Virtuallab软件,理论研究并仿真了入射光的相位、轴锥镜的装调误差及加工误差对不同传输距离上贝塞尔光强度分布的影响。仿真证明TIE算法相比于Gerchberg-Saxton(G-S)算法在数据处理速度及相位恢复精度上的优势,并且分析了光强图像间距及噪声对TIE算法相位恢复精度的影响。针对TIE算法中的噪声问题,研究了 Savitzky-Golay滤波器去噪的相关理论。基于TIE算法复原得到贝塞尔光束的相位与SID4波前探测器的测量结果吻合良好。给出了轴锥镜存在装调误差及加工误差时贝塞尔光的相位恢复情况,在此基础上总结了贝塞尔光的像差与有效无衍射距离之间的关系。通过测量贝塞尔光束的有效无衍射距离,得到zeff=160mm,与zeff≤200mm的理论分析一致。
[Abstract]:This paper presents a new method for the phase detection of Bessel beam by means of the theory of light intensity transmission and the effect of noise on the phase recovery accuracy of the TIE algorithm .
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O436

【参考文献】