Определение параметра конусности бесселева светового пучка посредством фурье-анализа диаметрального распределения интенсивности

Abstract

Получены выражения, описывающие спектральную плотность мощности (СПМ) распределения интенсивности идеального бесселева светового пучка (БСП). Показано, что СПМ распределения интенсивности идеального БСП ограничена сверху и верхняя граница СПМ равна удвоенному параметру конусности (произведению волнового числа на синус половинного угла раствора конуса волновых векторов), а число нулей в СПМ идеального БСП, расположенных на интервале от нулевой частоты до верхней границы спектра, равно порядку пучка. Предложена методика оценки параметра конусности БСП посредством анализа оценок СПМ диаметральных распределений – одномерных распределений интенсивности, полученных в поперечной плоскости пучка вдоль линии, проходящей через ось пучка, из двумерных поперечных распределений интенсивности БСП, зафиксированных в виде цифровых компьютерных изображений. Исследовано влияние обрезки (окончания распределения на границе чувствительного сенсора), гауссовой и косинусной модуляций диаметрального распределения на форму спектра, а в случае обрезки и на ошибку оценки параметра конусности с использованием предложенной методики. Описанная методика протестирована на примере анализа экспериментальных БСП различных порядков (БСПm, m = 0, 1, 2). Она может применяться для оценки параметров качества БСП. Результаты анализа влияния косинусной модуляции на форму СПМ могут быть использованы для оценки величины скругления верхушки аксикона, формирующего БСП, в целях контроля качества изготовления аксикона.