[01184306]激光光束整形与变换新技术

激光转换技术对于激光的实际应用具有很重要的意义，例如在激光加工等应用中经常需要光强均匀分布的平顶光束，在原子光学、粒子的微操控中通常需要中心光强为零的空心光束和局域空心光束。因此，我们对如何将单横模激光器输出的高斯光束转化为各种特殊光束的机理和方法进行了研究。主要的研究内容和特点如下：　　1.研究了部分相干光束的空间相干性对其聚焦与传输特性的影响。发现通过控制光束的空间相干度，可在聚焦区获得部分相干的空心光束、局域空心光束和平顶光束。这是在国际上首次提出这型光束变换的新技术，并据此技术获得这几种部分相干光束。由于部分相干光束具有抗散斑等优点，因此所获得的部分相干光束具有独特的优点。　　2.研究了透镜的球差对激光光束聚焦特性的影响，证明利用负球差透镜可以获得比衍射极限还小的聚焦光斑。证明了利用球差透镜可以把部分相干光束整形成无衍射光束(即在自由空间中传输不发散的光束)。　　3.研究了大数值孔径聚焦特性。通过控制入射光的偏振态，获得了0.92λ×0.4λ的局域空心光束(即瓶状光束，bottle beam)，这是目前为止所报道的尺寸最小的局域空心光束，如此小的局域空心光束在原子光学和生物医学等领域有着潜在的应用。　　4.研究了部分相干涡旋光束的聚焦。这种光束就是在部分相干光束加上螺旋形的位相。研究发现，在聚焦区出现了空心的光强分布。由于涡旋光束具有轨道角动量，因此，这种聚焦的空心光束可作为光学扳手和光镊等。 　　通过研究光束经过不同光学系统后的传输特性，得到了一系列获得特殊光束（如平顶光束，局域空心光束）的方法，这些研究成果在激光的热处理，粒子的囚禁，原子、分子的微操控等方面具有很重要的应用。