Поперечное распределение интенсивности в каустике аксикона

План доклада
• Определение используемых терминов
• Теоретический расчёт интенсивности
поля лазерного излучения
• Схема проведения эксперимента
• Объяснение полученных результатов
• Выводы
Теоретический расчёт распределения интенсивности в каустике аксикона
Аксикон
a

r
Ui
2R

S1
A
zf
Интеграл Кирхгофа-Френеля
expik  S0  S 
ik
UP   
U
dω
i

2π A
SS0
S0 - расстояние от источника
излучения до элемента dw
S - оптический ход от dw до p(x,y,z)
S1 - геометрический ход
H(r) – образующая аксикона

z

p

r
px, y, z 
z
Интеграл для расчёта поля
Зона дифракции
Френеля
U P   
ik
2π

expikS
U i ~
r
dω
z
A
~2
r2 r
r~
r cos
S  z


 ( n  1) H r 
2z 2z
z
Формула, используемая для расчёта:
 
πkR
zR
I r, z   I 0
exp 2
  z f r0
2z f
 
2




2
Источник: Пятницкий Л.Н., Коробкин В.В. и др; Препринт ИВТАН (1983 г.)


 J 2  k rR  z
 0  zf zf



Теоретические зависимости распределения
интенсивности в каустике аксикона
 
πkR
zR
I r, z   I 0
exp 2
  z f r0
2z f
 
2
Продольное распределение
интенсивности в каустике аксикона




2


 J 2  k rR  z
 0  zf zf



Поперечное распределение
интенсивности в каустике аксикона
Схема эксперимента
He-Ne лазер,
l=632 нм
Аксикон
Заводящие
зеркала
Объектив
x20
Телескоп
Диафрагма
Каустика
CCD камера
Измерение параметров исходного лазерного пучка
CCD
Распределение лазерного пучка в
фокусе линзы (f=267 см)
Размер пиксела
CCD камеры
Теоретическая зависимость
I r   e
2r 2
a2
Картинка на CCD камере:
Результаты эксперимента
Экспериментальные параметры:
Экспериментальная
картинка на CCD
камере
Распределение интенсивности
вдоль каустики аксикона
He-Ne лазер, l=632 нм
Параметры аксикона:
Радиус: R=15 мм
Коэффициент преломления: n=1,5
Угол при основании: a=20°
Радиальное распределение
интенсивности в каустике аксикона
Параметры неидеальности аксикона
Оценка
неидеальности:
@3мкм
1
I оси @ I идеальное
3
Радиус с учётом
неидеальности:
R  R0   sin 2
Средний
радиус
Амплитуда
биения
Авторы исследования: В. А. Данилов, Л. Я. Марголин и др. (2000 г.)
Неидеальность аксикона (биения радиуса)
0
315
45
270
90
14996
225
R  R0   sin 2
14998
15000
15002
135
180
15004
Выводы
• Теоретически и экспериментально исследована
фокусировка лазерного излучения аксиконной линзой
• Экспериментально измерено радиальное
распределение интенсивности в каустике аксикона и
зависимость максимума интенсивности вдоль
каустики
• Оценены параметры неидеальности аксикона
(девиация радиуса и интенсивность центрального
максимума)
• Необходимо дальнейшее усовершенствование
предложенной модели для достижения лучших
результатов
Изображение каустики некачественного аксикона