轴棱锥高斯Laser光束
Axicon Gaussian Laser Beams
摘要:
我们推导出轴棱锥高斯激光束的最简单形式,即,一个具有径向极化的电场。
英文摘要:
We deduce the simplest form for an axicon Gaussian laser beam, i.e., one with radial polarization of the electric field.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
Axicon Gaussian Laser Beams
Kirk T. McDonald
我们推导出轴棱锥高斯激光束的最简单形式,即,一个具有径向极化的电场。
We deduce the simplest form for an axicon Gaussian laser beam, i.e., one with radial polarization of the electric field.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
继续探索
Droplet beam generated with the round-tip axicon: Exact solutions for different axicon shapes
本文从理论上研究了不同形状圆锥镜下的液滴准贝塞尔光束。证明了描述轴棱锥后电场振幅轴向分布的菲涅耳衍射积分的精确解。对精确解的分析表明,«光滴»的周期不是一个恒定值,而是取决于轴向距离和轴棱锥表面与远离圆形区域的圆锥形的偏差。预测的效果可用于在无需3D扫描的情况下重建轴棱锥表面的精确形状。
Bessel beams, propagationally invariant beams, and axicons: An historical and tutorial review
本文综述贝塞尔光束的历史发展,阐述其与阿拉戈光斑、轴锥镜等的关系,并涵盖高阶、偏振、波导、脉冲、艾里光束、扩展焦深及光片和光子纳米射流等主题。
Imaging with Diffractive Axicons Rapidly Milled on Sapphire by Femtosecond Laser Ablation
在短时间内(约10分钟)和以较少数量的处理步骤制造大面积(小于1 cm横截面)微光学部件是非常期望的和成本有效的。近年来,飞秒激光制造技术通过提供上述能力而彻底改变了制造领域。在这项研究中,一个基本的衍射光学元件,二元轴棱锥,即具有两个相位或振幅水平的轴棱锥,已被设计成三种配置,即传统的轴棱锥,光子筛轴棱锥(PSA)和稀疏PSA,并直接铣削到蓝宝石衬底上。加工结果表明,单脉冲群加工比脉冲重叠加工能得到平整光滑的表面轮廓,但脉冲重叠加工会引起表面损伤和粗糙度增加。制造的元件在异丙醇和氢氧化钾中进行处理,以去除碎片并重新沉积非晶蓝宝石。非相干照明用于组件的光学测试,并且非线性光学滤波器用于清除由衍射光学元件产生的噪声图像。
Underlying conservation and stability laws in nonlinear propagation of axicon-generated Bessel beams
在由轴锥产生的强大贝塞尔光束引起的光偏转中,非线性介质中的空间传播动力学决定了灯丝通道的几何形状,从而决定了其潜在的应用。我们表明,所观察到的稳定和非稳定的贝塞尔光束传输制度可以理解在一个统一的方式从吸引子的存在和它的稳定性。吸引子被确定为非线性不平衡贝塞尔光束(NL-UBB),其向内的Hänkel光束振幅等于轴棱锥在线性传播中产生的线性贝塞尔光束的振幅。给出了一个确定de NL-UBB吸引子的简单解析公式。稳定或不稳定的传播取决于吸引NL-UBB是否有一个小的,指数增长,不稳定的模式。在不稳定的传播,周期性,准周期性或混沌动力学的情况下,轴棱锥再现类似的动力学后,小的不稳定模式发展到大扰动制度。
Producing an Efficient, Collimated and Thin Annular Beam with a Binary Axicon
我们提出并证明了一种方法来产生薄的和高度准直的环形光束,传播类似于一个理想的薄高斯环形光束,保持其优良的传播特性。我们的光学配置由二元轴棱锥(圆形二元相位光栅)和透镜组成,使其坚固耐用,非常适合高功率激光器。它有一个近乎完美的圆形轮廓与黑暗的中心,其大半径腰比实现了高转换效率。测得的轮廓和传播与我们进行的数值傅立叶模拟非常一致。
Detection of Bessel beams with digital axicons
提出利用数字轴棱锥检测任意径向与方位角指数贝塞尔光束的方法,并在空间光调制器全数字装置中验证其低串扰、高保真及在自重建和大气湍流分析中的用途。
Design, fabrication, and testing of diamond axicons for X-ray microscopy applications
本文设计并制造了用于X射线束整形的金刚石轴锥镜,在11 keV下实现超过80%透射率的环形光束转换,为下一代同步辐射TXM系统提供了高稳定性光学元件。
High-fidelity glass micro-axicons fabricated by laser-assisted wet etching
本文报道了利用激光辅助湿法刻蚀和激光抛光技术制备玻璃微锥镜的实验研究。所采用的技术,依赖于一个有效的直接写入过程中的飞秒激光,允许揭示高保真度的配置文件,而在加热的氢氧化钾(KOH)溶液中蚀刻。然后通过二氧化碳(CO2)激光抛光使剩余的表面粗糙度平滑。这种抛光仅限于部件的表皮,使得尖端仅略微变圆,具有接近200 μm的曲率半径。然后用500 μ m直径的轴棱锥表明,准贝塞尔光束是在尖端之后产生的,并且在几乎3.5 mm的传播距离上保持5.3 μm的直径。
Generalized axicon-based generation of nondiffracting beams
我们推广了众所周知的方法产生无衍射光束的轴棱锥的基础上,允许相位调制与方位角的依赖关系。这种推广包括零阶、高阶和叠加的类贝塞尔光束的描述。我们提出了我们的方法的巨大好处,高效和强大的整形无衍射光束与任意的横向轮廓。这个概念的多功能性证明了讨论的产生和传播的各种无衍射光束与激光材料加工的潜力。
Elongated focus optoacoustic microscopy with matched Bessel beam illumination and ultra-broadband axicon detection
当前的光声显微镜配置通常具有窄的焦距范围,这限制了它们用于快速体积成像应用。在这里,光声显微镜的焦点范围是通过匹配的细长的光学照明分布的贝塞尔光束与笔形光束的宽带轴棱锥检测器的声学灵敏度分布扩展。一个倒置的光声显微镜开发与可互换的光学照明和声检测单元,以评估成像深度和分辨率保留与照明和检测配置文件的几种组合。匹配贝塞尔照明与轴棱锥检测扩展了焦深17倍于传统配置。成像倾斜的小鼠耳朵与匹配的贝塞尔轴棱锥配置显示脉管系统的成像深度超过4.2毫米的光学分辨率,同时提供了6倍的增加,在相同的扫描时间内的成像体积相比,配置采用标准高斯照明,证明这种方法的承诺,增加应用光声显微镜在临床前研究。
All femtosecond optical pump and X-ray probe: holey-axicon for free electron laser
提出了共轴泵浦(光)-探测(X射线)实验的概念,并展示了该光学元件的性能。使用飞秒(fs)激光在二氧化硅板内结构化来制造具有中心100微米直径孔(在光轴上)的贝塞尔光束发生器。这种平面轴棱锥光学元件产生针状轴向强度分布,其可用于光泵浦脉冲。亚1微米直径的fs-X射线自由电子激光(X-FEL)光束可以通过中心孔沿光轴引入到靶上作为探针。讨论了光泵的不同实现方式。这样的光学元件便于超短fs脉冲在空间和时间上的对准,并且可以在目标的表面上和体积中的极端能量密度下用于光-物质相互作用实验。超短10 fs X-FEL探测脉冲与fs泵浦(光学)的充分优势打开了一个未探索的时间维度的相变和最快的激光诱导材料加热和淬火速率。介绍了飞秒激光在材料结构化和天文光子学特殊光学元件设计中的广泛应用。
Submillimeter-wave cornea phantom sensing over an extended depth of field with an axicon-generated Bessel beam
探讨了220 ~ 330 GHz零级轴棱锥产生贝塞尔光束测量角膜含水量的可行性。从25度锥角双曲轴棱锥透镜照明金属球形目标的模拟和实验数据表明,当透镜反射器和光轴对齐时,随着曲率半径从7 - 11 mm增加,后向散射强度单调减小,带积分。此外,对于半径>= 9.5mm,在透镜和反射器光轴之间的1 mm横向位移下获得最大信号,该横向位移由主瓣和异相旁瓣之间的空间相关性引起。厚度和介电常数参数估计实验在8 mm曲率半径、1 mm厚的熔融石英圆顶上在10 mm轴向跨度上进行。提取的厚度和介电常数的变化小于25 $μ$ m和0.2分别超光速校正后。由于随时间变化的曲率半径,估计的水介电常数和水背衬明胶模型的厚度显示出显著更多的变化。
Longitudinal shaping of plasma waveguides using diffractive axicons for laser wakefield acceleration
研究展示了一种八级对数衍射轴棱镜(LDA)用于产生米级等离子体波导,通过形成类贝塞尔光束和漏斗状通道入口,提升了多GeV激光尾场加速的波导耦合能力。
Generation of perfect vortex of variable size and its effect in angular spectrum of the down-converted photons
理想涡旋光束是一类新的涡旋光束,其环半径与其拓扑荷(阶数)无关。产生这种光束的最简单的技术之一是贝塞尔-高斯光束的傅里叶变换。这种涡旋的环半径的变化需要不同焦距的傅立叶透镜和/或复杂的成像设置。本文报道了一种利用凸透镜和轴棱锥产生任意环半径的完美涡旋的新实验方案。作为原理的证明,使用焦距f= 200 mm的透镜,我们简单地通过调节透镜和轴棱锥之间的间隔来改变涡旋光束的半径在0.3-1.18mm之间。这也是一个简单的方案,以方便地测量锥角。利用这种涡旋,我们研究了自发参量下转换(SPDC)过程中具有轨道角动量(OAM)的光子的非共线相互作用,发现SPDC光子的角谱与泵浦光子的OAM无关,而取决于泵浦光的空间分布。在非线性晶体中存在空间走离效应时,SPDC光子具有不对称的角谱,随着涡旋半径的增大,不对称性减小。
Phase front retrieval and correction of Bessel beams
非理想轴棱锥产生的贝塞尔光束会受到像差的影响。我们介绍了一种方法来检索的贝塞尔光束的复振幅单独从强度测量,然后使用此信息来校正波前和强度轮廓使用变形镜。
High precision micro-optical elements on fiber facets via focused-ion beam machining
本文利用聚焦离子束在单模光纤核心一步法制备微球、微螺旋和微阿基米德螺旋结构,实现高精度光学元件集成,应用于量子技术中的光纤微腔、中性原子捕获和自由空间量子网络链接。
3D-printed axicon enables extended depth-of-focus intravascular optical coherence tomography
本研究提出利用双光子直接激光写入(微型3D打印)制造自由曲面光束整形内窥镜探头,实现约8微米分辨率、>0.8 mm景深的血管内OCT成像,并在活体猪和离体人体动脉中验证,为衍射极限大景深探头奠定基础。
Direct micro-structuring of Si(111) surfaces through nanosecond-laser Bessel beams
本文报道了用无衍射(Bessel- $J_0$)光束对Si(111)晶片进行纳秒激光烧蚀的实验。首先,Axicon是一种用于光束整形的圆锥形光学元件,其特征在于具有可见光和红外线源。然后,用贝塞尔光束产生的$α=1^{\circ}$和$α=20^{\circ}$底角的烧蚀轮廓,然后他们通过扫描电子显微镜,原子力和光学干涉显微镜表征。实验结果与理论预测相比,通过使用贝塞尔函数。结果表明,只要激光脉冲能量在我们实验中发现的能量范围内,Bessel光束的唯一中心光斑就能破坏Si(111)样品的表面,从而使Si(111)样品的直接微结构化成为可能。此外,我们的研究结果清楚地表明,减少HAZ面积由于热膨胀在纳秒脉冲制度是自然的结果贝塞尔光束,而不是高斯光束相同的光斑尺寸。最后,纳秒脉冲在脉冲能量上呈现两种烧蚀区域,采用高质量的高斯光束($M^{2}\approx1$)可以提高结构的质量,而采用较大的轴棱锥(如$α=40^{\circ}$)可以大大减小结构的尺寸。
A single hollow beam optical trap for cold atoms
我们提出了一个光学陷阱的原子,我们已经开发的精密光谱测量。冷原子被捕获在一个黑暗的空间区域内的蓝色失谐空心激光束形成的轴棱锥。我们分析了光线光学图象中的光势,并在实验上演示了激光冷却亚稳氙原子的俘获。
Generation of high-OAM ultraviolet twisted light for RF-photoinjector applications
通过光发射产生相对论性涡旋电子束需要具有良好控制轨道角动量(OAM)且与射频(RF)光注入器驱动激光系统兼容的紫外激光束,本文利用三种衍射光学元件在266 nm波长处产生高OAM涡旋光束,并展示了OAM含量和光谱带宽的实际控制。
On beam models and their paraxial approximation
我们导出了真空中电磁波方程的聚焦激光脉冲解。在再现了著名的傍轴高斯和轴棱锥情形下的光束和脉冲表达式后,我们应用该方法分析了具有洛伦兹横向动量分布的激光束。虽然近轴的方法有一些成功的焦轴附近和焦点的瑞利范围内,我们发现,它不正确地预测典型的洛伦兹的横向下降。我们的矢势方法特别适用于计算弱激光脉冲背景下的量子电动力学过程。
Laser beam shaping for enhanced Zero-Group Velocity Lamb modes generation
通过调整光源的空间分布,使其与模式波长($λ$)相匹配,可以实现激光诱导兰姆模式的优化。本文从理论和实验两方面研究了轴对称声源下各向同性板中零群速度共振的激发性。最佳参数和振幅增益的点和环形源的高斯或矩形的能量分布的解析推导。对于高斯点源,最佳半径被发现是$λ_{ZGV}/π$。与最佳高斯源相比,环形源将振幅增加至少3倍。矩形能量分布提供比高斯能量分布更高的增益。这些预测证实了半解析模拟的热弹性产生的兰姆波,包括材料衰减的影响。实验上,用轴锥透镜系统产生了宽度和半径可控的高斯环形光源。对高斯光束和环形光束的最佳几何参数进行了测量,结果与理论预测吻合得很好。用高斯环获得了2.1的ZGV共振放大因子。这样的源应便于检查由低烧蚀阈值材料如复合材料制成的高衰减板。
Controllable Spatial Array of Bessel-like Beams with Independent Axial Intensity Distributions for Laser Microprocessing
本文提出通过叠加不同锥角贝塞尔光束构建任意轴向强度分布光学针的方法,并利用空间光调制器生成可控空间阵列,同时分析了光束间干涉限制及界面畸变的补偿方法。
Mathieu-Gauss diffraction of a multi segment-shaped laser beam
研究了多段成形激光束衍射时的场结构。研究了多圆弧形激光束的衍射问题。
Laser Beam Profile Influence on LIBS Analytical Capabilities: Single vs. Multimode Beam
比较了单激光束与多模激光束在钢样品上的激光烧蚀。激光等离子体特性和分析能力(精密度、检测限)用作比较的关键参数。已观察到高斯光束在焦斑处的峰值通量较高,尽管脉冲能量低约14倍。为了估计光束轮廓的影响,对等能量的高斯光束和多模光束进行了比较。与多模激光相比,单模激光(高斯光束)导致分析信号的更好的再现性,而激光能量再现性对于两种情况是相同的。精度的提高归因于更稳定的激光烧蚀,由于更好的再现性的光束轮廓通量在激光点。高斯激光束的等离子体温度和电子密度较高。校准曲线,获得了研究中的四个元素(铬,锰,硅,铜)。两个采样(钻孔和扫描程序)和两个光学检测方案(侧视图和光纤)被用来比较高斯和多模光束轮廓对LIBS分析能力的影响。我们已经发现,多模光束采样的强烈影响的表面效应(杂质,缺陷等)。对于所有的采样和检测方案,如果使用高斯光束进行采样,可以获得更好的精度。在单点采样的情况下,多模光束实现了更好的检测限。如果激光源具有相同的波长和能量,那么激光束的质量就成为决定等离子体特性和LIBS分析能力的关键参数
Spectral beam combining of Yb-doped fiber lasers using wavelength dependent polarization rotators and polarization beam combiners
我们提出了一个强大的光谱光束组合方案,使用波长相关的偏振旋转器和偏振光束组合器。我们成功地展示了两个掺Yb光纤激光器的概念,在1064 nm和1092 nm高达90 W的总输入功率。结果表明,一个非常好的合并效率和缩放到高功率操作的潜力,在这种方法的波束合并。
Airy beams from a microchip laser
从理论上证明,在适当的抽运条件下,端面泵浦的微片激光器在晶体边缘附近可以输出截断的自加速艾里输出光束。
Effect of Power Losses on Self-Focusing of High Intensity Laser Beam in Gases
利用傍轴近似理论研究了超短脉冲激光束外围的功率损耗和激光诱导等离子体产生的时间分辨离焦。我们的分析包括考虑空间分布的激光束辐照度和结果表明,大量的功率损失(10%-80%)发生从光束周边限制长度的灯丝。研究还表明,一般认为的自聚焦临界功率概念与空间分布激光束自折射的考虑是不一致的。提出了一个新的自聚焦判据和多重聚焦假设。
Spontaneous Generation of Vortex Array Beams from a Thin-Slice Solid-State Laser with Wide-Aperture Laser-Diode Pumping
研究了大口径激光二极管端面泵浦薄片固体激光器中复杂激光斑图形成。径向和矩形涡阵列被发现形成在一个受控的方式与对称和不对称的泵浦光束的轮廓,分别。这些涡旋中的大多数表现出单频振荡所产生的近简并模式的激光非线性辅助下的横向锁模的自发过程。由大量涡旋组成的单频矩形阵列波束,例如,产生紧密堆积的36或46个涡旋像素,其源自由不对称泵浦激发的Ince-Gaussian模式。
Real-time determination of laser beam quality by modal decomposition
提出了一种实时测量激光束传输比M2的方法。模态振幅的全光测量得到符合ISO标准方法的M2参数。该实验技术简单快速,可以在其他方法无法达到的条件下研究激光束。
Sub-Rayleigh resolution of interference pattern with independent laser beams
提出了一种新的方案,利用独立的激光束实现亚瑞利分辨率的干涉图样。本文对两束正交偏振激光的双缝干涉进行了实验观察。当两束光以一定的入射角照射双缝时,用双光子探测法测得的干涉图样的分辨率可提高一倍。该方案简单,既有利于高强度又有利于理想可见度。
Gaussian Content as a Laser Beam Quality Parameter
我们建议高斯含量作为一个可选的质量参数的激光束的表征。它被定义为给定场与最佳定义的高斯的重叠积分。该定义特别适用于以相干特性为目标的应用。数学定义和基本的计算程序,以及结果的基本光束轮廓。作为应用实例,阐述了激光阵列的相干合成和二极管激光器与单模光纤(SMF)之间的最佳耦合。实验证实了高斯含量的测量及其在传播时的守恒性。
Generation of multi-terawatt vortex laser beams
我们报道了在薄的熔融石英衬底上制作大面积相位掩模的方法,这种掩模适用于对多太瓦飞秒激光束进行整形。我们应用这些相位掩模产生强烈的飞秒光涡旋。我们进一步量化的涡旋光束图案,导致从几种常见类型的掩模缺陷的失真。
Multiplexing and switching of laser beams based on cross-correlation interaction of periodic fields
本文研究了在横向空间周期相干场相互作用条件下形成激光束的相关技术。它的目的是在应用这种技术的输入激光束的多路复用(分裂)到几个输出的,这些光束的能量的管理,和他们的集群和散束根据所需的时间算法。
Design considerations and performance analysis of fiber laser array system for structuring orbital angular momentum beams
自光学轨道角动量(OAM)出现以来,OAM光束的产生和控制技术的发展不断影响着光通信、光镊和遥感等领域的应用。为了实现高功率、快速可切换的OAM光束的产生,光纤激光器的相干合成提供了一条很有前途的途径。在这篇文章中,我们全面研究了用于结构化OAM光束的相干光纤激光器阵列系统的设计考虑和性能分析。介绍了激光列阵系统的性能指标和评价方法。在此基础上,分析了高功率激光光源、发射阵列结构和动态控制系统等激光阵列系统的主要组成部分对输出相干合成OAM光束性能的影响,揭示了系统对扰动因素的容忍度,为系统设计和优化提供了指导。该工作为利用光纤激光器阵列实现空间结构化高功率、快速可切换的OAM光束提供了有益的参考。
New approach for the incoherent and coherent combination of Gaussian laser beams and observation of the spatial thinning of the combined beams by modes phase locking
提出一种高斯激光束非相干与相干组合的新配置与理论方法,通过将所有激光指向同一交汇点计算空间组合强度,实现无次级旁瓣的高斯强度分布,并在相干组合中观察到依赖数值孔径的光束空间变薄与强度增强。
Scintillation reduction by use of multiple Gaussian laser beams with different wavelengths
研究了N束不同波长的部分重叠准直最低阶高斯激光束在弱湍流大气中的闪烁指数。使用Rytov近似,我们计算的初始光束分离,最大限度地减少纵向闪烁。通过优化光束间距和光斑尺寸,可以进一步减小纵向闪烁。最佳N束配置的纵向闪烁与N成反比,导致9束系统与单束值相比减少了92%。最佳N束配置的径向闪烁值明显小于相应的单束值。
Tha angular spectrum representation of vectorial laser beams
矢量激光束的角谱用本征坐标系表示,而不是通常的笛卡尔实验室坐标系。这种开关导致简单,优雅和新的表达式,如对应于电磁场的赫兹矢量的角谱。作为这种方法的一个应用,我们考虑轴对称矢量光束,显示这些光束的无衍射特性,而不调用傍轴近似。此外,我们指出了相关的方法分析非傍轴谐振器,如微谐振器
Beam Quality Factor of Single-Mode Gain-Guided Fiber Lasers
在存在增益的情况下,计算了阶跃折射率光纤的基模LP 01的光束品质因数M^2,其为复数广义V数的函数。结果表明,单模增益导引光纤激光器的M^2值可以任意大。这些结果对于解释最近单模增益导引光纤激光器实验中的光束质量测量具有重要意义。
Optimised brightness from solid-state lasers
激光亮度是将强光传递到目标的能力的量度,并且包含能量含量和光束质量。高亮度激光器要求两个参数都最大化,但标准激光腔不允许这样。例如,在固体激光器中,多模光束具有高能量含量但光束质量低,而高斯模式具有小的模式体积,因此具有低能量提取,但处于良好质量模式。在这里,我们克服了这个基本的限制,并展示了一种实现高亮度激光器的最佳方法。我们采用腔内光束整形来产生高斯模式,该模式携带多模光束的所有能量,因此能量提取和光束质量同时最大化。这对未来高亮度激光腔的设计具有重要的指导意义。
Laser array of coherent beam combination system revisited: angular domain perspective and fractal-based optimization
光纤激光器的相干合束(CBC)技术有望实现高亮度激光系统,在粒子加速器、空间碎片清除、工业制造等领域有着广泛的应用。CBC系统的发射激光器阵列在敏捷的光束转向、灵活的光束整形以及输出功率和阵列元件的高可扩展性方面提供了有趣的功能。然而,CBC系统中的激光器阵列的理论模型在常规的角谱方法之外没有得到很好的探索,其中用于优化激光器阵列配置的方法更加有限。本文从角域的角度对CBC系统的激光列阵进行了理论探讨。用角谐函数的合成来表示激光列阵,并利用轨道角动量谱分析和方位角分解来解释远场干涉图的主瓣和旁瓣的形成。基于我们的研究结果,提出了一种基于分形的激光器阵列结构,以提高组合系统的性能。我们的工作提供了一个更深入的了解激光束组合的理论研究和应用,并打开机会,进一步优化CBC的实现。
Phase disorder on laser beam combining in a Talbot resonator
研究了相位失调对Talbot谐振腔模式识别特性的影响。这里考虑的两种情况对应于六芯和十二芯光子晶体光纤。
A confocal laser-induced fluorescence diagnostic with a ring-shaped laser beam
本文提出一种利用衍射轴锥镜形成环形激光束的共焦LIF诊断构型,在受限光学通道下实现高分辨等离子体测量,并通过氩等离子体实验验证其与传统LIF结果一致。
Ablation of black-Si by (Gauss-)Bessel femtosecond laser beams
本文比较了高斯与高斯-贝塞尔飞秒激光对黑硅的改性效果,发现贝塞尔光束可在低50倍能量密度下实现更窄改性并获更高深宽比沟槽,且双面织构黑硅近红外透射率超95%。
Nonlinear combining of laser beams
我们提出利用克尔介质中的光束自聚焦(坍缩)将多束激光合成为一束衍射受限光束。总功率超过临界值的光束首先在近场合束,然后在具有克尔非线性的光纤/波导中传输。传输过程中的随机起伏最终触发强自聚焦事件,产生携带临界功率的衍射极限光束。
Measuring Laser Beams with a Neural Network
深度神经网络(NN)用于同时检测图像中的激光束并测量其中心坐标,半径和角度方向。使用空间光调制器生成的包含模拟激光束的图像数据集和具有实验激光束的图像数据集用于训练和评估NN。在模拟数据集上训练后,NN在实验数据集上实现了小于3.4%的波束参数均方根误差(RMSE)。在实验数据集上的后续训练导致RMSE降至1.1%以下。NN方法可以用作束参数的独立测量,或者可以通过提供准确的感兴趣区域来补充其他束轮廓分析方法。
Toward the Stable Optical Trapping of a Droplet with Counter Laser Beams under Microgravity
为了确定微重力条件下液滴光学捕获的最佳条件,我们从理论上分析了反向激光束的捕获效率。我们发现,两个焦点之间的距离是获得稳定的捕获条件的一个重要参数。我们还进行了微重力条件下的反激光光阱实验。实验结果与理论预测吻合较好。
Direct Generation of Radially Polarized Vector Vortex Beam with an Exciton-Polariton Laser
矢量涡旋光束是一类在空变偏振态下具有奇异性的光束。矢量涡旋光束激光器在成像和通信等领域有着广泛的应用,其中发射高斯光束的垂直腔激光器应用最为广泛。从垂直腔激光器产生矢量涡旋光束需要外部控制或调制。在这里,通过利用偏振选择亚波长光栅作为垂直半导体微腔中的反射器之一,我们设计的极化激元模式的自旋纹理和演示极化激元激射单模,径向偏振矢量涡旋光束。偏振和相位分布的发射的特征在于偏振分辨成像和干涉。这种矢量涡旋激光束产生方法允许低阈值功率、稳定的单模操作、可扩展性和片上集成,所有这些对于成像和通信中的应用都是重要的。
Advances in laser-plasma interactions using intense vortex laser beams
本文综述了强涡旋激光束与等离子体相互作用的最新进展,重点介绍了其独特性质带来的丰富现象及在粒子加速、不稳定性抑制、高能光子传递和强磁场生成等方面的应用前景。
Monitoring and active stabilization of laser injection locking using beam ellipticity
提出基于传感输出光束椭圆度变化来稳定激光注入锁定的方法,无需修改商用激光器内部结构,可增加无跳模调谐范围并填补低噪声激光行业空白。
Profiling of micrometer sized laser beams in restricted volumes
本文提出了一种在有限体积内确定定向激光辐射的三维强度分布的方法。我们的方法是基于光纤的耦合和引导特性,目前的版本只需要几百微米。我们表征的方法的性能和实验证明微米尺寸的激光束的轮廓。我们讨论的限制因素和路线,进一步增加的分辨率和光束轮廓,甚至更有限的卷。最后,作为一个应用实例,我们提出了集成光纤的微型离子阱内的激光束的轮廓。
Laser profile Changes Due to Photon-Axion Induced Beam Splitting
本文着眼于一个潜在的独特的可测量由于光子轴子耦合在外部磁场。模拟表明,探测耦合显着低于以前的腔实验是可能的。
Physics of nanocoulomb-class electron beams in laser-plasma wakefields
激光尾流场加速(LWFA)和粒子驱动的等离子体尾流场加速(PWFA)虽然是高梯度等离子体加速的相关分支,但通常被视为独立的。然而,新的建议计划越来越多地居住在这两个概念的接口,他们的相互作用的理解变得至关重要。在这里,我们报告的实验涵盖了广泛的参数,通过使用纳库伦级准单能电子束LWFA与100 TW级激光。基于受控的电子注入,这些光束在激光到光束的能量转移效率(高达10%),光谱电荷密度(经常超过10 pC/MeV)和发散度(1 mrad半最大发散度全宽)方面达到了创纪录的性能。电荷波动对电子聚束的能谱的影响进行评估,不同的激光参数,包括几个周期的激光,然后由LWFA与两个电子聚束的光束加载的结果介绍。这种情况下是特别有前途的,以提供高质量的电子束,通过使用聚束之一,以定制的激光尾场通过束加载或驱动自己的,束主导的尾场。我们提出了后者的实验证据,显示了一个不同的加速度的低能量的见证光束相对于一个高能量的驱动光束在空间上分离的气体目标的电荷。随着拍瓦级激光器的日益可用,将进一步促进对这种新的激光等离子体尾场加速机制的访问,从而为未来的基于等离子体的对撞机或光源提供低发射度光束产生的新途径。
On the importance of frequency-dependent beam parameters for vacuum acceleration with few-cycle radially-polarized laser beams
紧聚焦的超短径向偏振激光束具有很大的纵向场,这为真空中粒子的直接加速和操纵提供了强大的动力。这些光束的宽带性质意味着传播和聚焦的色彩特性是重要的考虑因素。我们通过单粒子模拟表明,使用正确的频率相关的光束参数是必要的,特别是当脉冲持续时间减少到几个周期的制度。不同的空间-光谱振幅分布的结果表明,根据形状的最终加速电子能量的急剧增加或减少,激励适当的表征和潜在的优化路线。
Powered Multifocal THz Radiation by Mixing of Two Skew (ChG) Cosh-Gaussian Laser Beams in Collisional Plasma
考虑到等离子体中存在电子与中性粒子碰撞的实际情况,对两束参数为n & s的斜双曲余弦-高斯(SG)激光拍频产生的THz辐射进行了解析计算。这些激光器的竞争力超过高斯激光器的碰撞和光束宽度上的太赫兹场的振幅和效率的机制的影响进行了详细讨论。定义了太赫兹场峰值的临界横向距离,该距离依赖于偏斜ChG激光器的偏斜度参数。虽然电子-中性碰撞和较大的光束宽度导致太赫兹场的急剧减少时,斜ChG激光器被用于等离子体中,该机制的效率仍然比高斯激光器的情况下大得多。此外,skewChG激光器产生更强的多焦太赫兹辐射。
Nonlinear Polarization Transfer and Control of Two Laser Beams Overlapping in a Uniform Nonlinear Medium
研究了在非线性光学介质中利用两束激光进行偏振控制的方案。特别是,我们表明,在一定条件下,它是可能的两个激光束交换其偏振态。一个模型占一个更现实的,2D传播几何形状。2D模型产生完全不同的结果(与1D传播几何结构相比),在现实环境中实现偏振控制产生困难。提出了一种将非线性光学介质简化为薄板的方法来克服这些困难。
Plasma Lenses for Relativistic Laser Beams in Laser Wakefield Accelerators
将拍瓦级激光束聚焦成用于不同应用的各种光斑尺寸在成本、劳动力和空间方面是昂贵的。在本文中,我们提出了一种等离子体透镜,利用激光自聚焦效应灵活地调整激光束的大小。使用固定的常规聚焦系统将激光聚焦在等离子体前方的短距离处,我们可以在一定范围内调节有效激光束腰,就好像使用各种聚焦系统与等离子体透镜一起充当望远镜中的可调节目镜。这样的设置是一个强大的工具,激光尾场加速器实验在国家的最先进的拍瓦激光项目,并允许扫描焦斑参数。
Contactless transfer of angular momentum by rotating laser beam
实验研究了旋转激光束与固体靶之间角动量的非接触传递。在浸没在水中的玻璃碳靶上照射脉冲激光束,沿圆形轨迹扫描靶表面,观察到这种效应。在靶上方的液体层厚度较小时,靶旋转方向与激光束的方向一致,而在液体层厚度较大的情况下,靶旋转方向与激光束的方向相反。这种效应被解释为激光加热引起的液体中的热毛细流动和对流流动之间的相互作用。
Statistical properties of the laser beam propagating in a turbulent medium
我们研究了激光束在湍流介质中传播的统计特性。我们证明了在大传输距离处的光强起伏具有高斯概率密度函数,并建立了实现高斯统计依赖于激光传输距离、激光束腰、激光频率和湍流强度的定量判据。本文详细计算了激光包络对相关函数及其高阶关联函数破高斯修正。我们还讨论了散斑图中最亮点的统计特性。
Relativistic electron beam, Backward Raman scattering and soft x-ray laser
提出了一种软X射线激光方案。强可见光激光和相对论电子束之间的后向喇曼散射通过多普勒频移产生软X射线。设想了最强的软X射线光源之一。
扫码添加微信好友,提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写:网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取,如发现错误,欢迎反馈修正建议。