贝塞尔光束自愈合特性的理论与实验研究

【作者】 郑娟娟； 姚保利； 杨延龙；

【机构】 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室；

【摘要】 贝塞尔光束具有无衍射,自愈合等光学特性,在生物成像中有重要的应用价值。为了构建基于贝塞尔光束的双光子荧光显微系统来实现对生物深层组织显微成像,本文就贝塞尔光束在散射介质中传输进行了理论和实验研究。理论上,建立了光波在散射介质分层传输的数学模型,并运用角谱理论对贝塞尔光束在散射介质中的传输过程进行了理论模拟。实验上,利用空间光调制器产生锥镜相位对高斯光束进行调制,产生了零阶贝塞尔光束。研究了贝塞尔光束本身的特性和光束在散射介质中的传输特性。模拟和实验结果表明:贝塞尔光束具有长焦深、无衍射等特性。当贝塞尔光束的主瓣被介质中障碍物遮挡后,经过一定距离的传输,还能够重新愈合并稳定传输。研究了不同物理参数(如入射光斑半径,锥镜的锥角)对贝塞尔光束自愈合特性的影响。结果表明,锥镜锥角对贝塞尔光束自愈合特性影响较大:锥角越大,自愈合越快;入射光斑大小对贝塞尔光束自愈合特性影响较小。散射介质的厚度(层数)对贝塞尔光束自愈合快慢的影响研究表明,介质厚度不影响贝塞尔光束的自愈合快慢特性,但散射介质越厚,自愈合后贝塞尔光束主瓣能量越低。更多还原