【摘 要】
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高阶贝塞尔高斯光束与急剧自会聚涡旋光束具有无衍射和自恢复的特性,在微观粒子操控等领域有特殊优势;携带的轨道角动量使其在光空间通信等领域被广泛研究;此外,急剧自会聚涡旋光束具有自加速特性,沿曲线轨迹保持低强度传播,接近焦点后能量加速会聚,在焦点处光强急剧上升,结合皮秒激光的非接触性、峰值功率高、热影响区小等特点可用于激光烧蚀、生物医学领域等。然而涡旋光束对像差十分敏感,其应用一定程度上受到系统像差的
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高阶贝塞尔高斯光束与急剧自会聚涡旋光束具有无衍射和自恢复的特性,在微观粒子操控等领域有特殊优势;携带的轨道角动量使其在光空间通信等领域被广泛研究;此外,急剧自会聚涡旋光束具有自加速特性,沿曲线轨迹保持低强度传播,接近焦点后能量加速会聚,在焦点处光强急剧上升,结合皮秒激光的非接触性、峰值功率高、热影响区小等特点可用于激光烧蚀、生物医学领域等。然而涡旋光束对像差十分敏感,其应用一定程度上受到系统像差的制约。本论文将原有的结构光产生系统与基于寻优算法的液晶波前探测技术相结合,构建了静态像差校正系统。该系统能够对系统像差进行原位探测与校正,进而其对空间结构光束的影响,此外,还通过设计参数化相位函数在直接空间产生了贝塞尔高斯光束与急剧自会聚涡旋光束,并对比经上述系统校正前后,两种光束的轴向与径向分布变化。具体研究工作包括以下几个方面:（1）设计了基于空间光调制器的静态像差校正系统,该系统由搜索极值寻优算法的硬件化实现,其实现过程依赖于空间光调制器能够实现入射光瞳的分割。实验与仿真结果验证了该系统的可行性。（2）考虑到涡旋光束对像差敏感的特点,设计了两类径向对称的无衍射涡旋光束:一类为贝塞尔高斯光束,另一类为由艾里光束作径向对称再叠加涡旋相位的急剧自会聚涡旋光束。本论文以实验室自制全光纤皮秒激光器为光源,对所设计的两种无衍射涡旋光束的中心主环尺寸和无衍射距离进行分析,并研究了各参数下两种光束经像差校正前后的差异,直观地体现该静态像差校正系统的效果。本论文的研究结果在激光微纳加工、光学微粒操控、光学显微技术等应用中具有潜在应用参考价值。
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