vestifmИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series1561-24302524-2415The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-2430-2024-60-4-327-334vestifm-813Research ArticleФИЗИКАPHYSICSОптимизация параметров бесселевых пучков с использованием перестраиваемого аберратораBessel beam parameter optimization with adjustable aberratorhttps://orcid.org/0000-0001-9215-3570ПетровП. К.PiatrouP. K.

Петров Петр Казимирович – кандидат физико- математических наук, ведущий научный сотрудник

пр. Независимости, 68-2, 220072, Минск

Piotr K. Piatrou – Ph. D. (Physics and Mathematics), Leading Researcher

68-2, Nezavisimosti Ave., 220072, Minsk

p.piatrou@dragon.bas-net.byhttps://orcid.org/0000-0001-5550-1708ХилоН. А.KhiloN. A.

Хило Николай Анатольевич – кандидат физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

пр. Независимости, 68-2, 220072, Минск

Nikolai A. Khilo – Ph. D. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Leading Researcher

68-2, Nezavisimosti Ave., 220072, Minsk

n.khilo@dragon.bas-net.byИнститут физики имени Б. И. Степанова Национальной академии наук БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus202408012025604327334Copyright © Петров П.К., Хило Н.А., 20252025Петров П.К., Хило Н.А.Piatrou P.K., Khilo N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/813

Преобразование классических лазерных пучков в пучки бесселева типа имеет ряд преимуществ. В частности, оно может улучшить распределение энергии в дальней зоне для многомодового пучка и стабилизировать это распределение в широком диапазоне дистанций. В стандартном методе формирования бесселева пучка с применением одного или двух аксиконов последние используются для создания кольцевых пучков с малым углом конуса, оптимизированных для распространения на большие дистанции. Недостатком аксиконов является их фиксированная геометрия, не позволяющая настраивать параметры пучка. Дополнительное улучшение для структуры пучков бесселева типа, позволяющее реализовать более точные распределения энергии, достигается за счет добавления в пучок контролируемого количества сферической аберрации. Это требует разработки специализированной оптической системы, которая добавляет управляемую сферическую аберрацию в лазерный пучок. Эффективная конструкция подобной оптической системы предложена и экспериментально реализована применительно к преобразованию многомодовых лазерных пучков в пучки бесселева типа.

Transformation of ordinary laser beams of Gaussian type into the ones of Bessel type gives a number of advantages. In particular, it may improve a multi-mode beam energy distribution in the far zone and keep it stable over a long range of propagation distances. A usual method of the Bessel beam formation is based on the use of one or a pair of axicons, at that the latter is used for creating annular beams with small conic angles optimized for long range propagation. The disadvantage of axicons is their fixed geometry not allowing the beam parameter adjustment. An additional Bessel beam improvement allowing to reach a finer energy distribution comes from injection into it a controllable amount of spherical aberration. This requires development of a specialized optical system, which adds adjustable spherical aberration to the laser beam. Efficient design of such an optical system has been created and experimentally tested on the transformation of a multi-mode laser beam into Bessel beam.

пучки бесселева типааберратордальняя зонамногомодовый пучоксферическая аберрацияBessel-like beamaberratorfar zonemultimode beamspherical aberrationReferencesAruga T. Generation of long-range non-diffracting narrow light beams. Applied Optics, 1997, vol. 36, no. 16, pp. 3762–3768. https://doi.org/10.1364/ao.36.003762Aruga T. Generation of long-range non-diffracting narrow light beams. Applied Optics, 1997, vol. 36, no. 16, pp. 3762–3768. https://doi.org/10.1364/ao.36.003762Belyi V., Forbes A., Kazak N., Khilo N., Ropot P. Bessel-like beams with z-dependent cone angles. Optics Express, 2010, vol. 18, no. 3, pp. 1966–1973. https://doi.org/10.1364/OE.18.001966Belyi V., Forbes A., Kazak N., Khilo N., Ropot P. Bessel-like beams with z-dependent cone angles. Optics Express, 2010, vol. 18, no. 3, pp. 1966–1973. https://doi.org/10.1364/OE.18.001966Vaičaitis V., Paulikas Š. Formation of Bessel beams with continuously variable cone angle. Optical and Quantum Electronics, 2003, vol. 35, pp. 1065–1071. https://doi.org/10.1023/a:1026096305442Vaičaitis V., Paulikas Š. Formation of Bessel beams with continuously variable cone angle. Optical and Quantum Electronics, 2003, vol. 35, pp. 1065–1071. https://doi.org/10.1023/a:1026096305442Herman R. M., Wiggins T. A. Production and uses of diffractionless beams. Journal of the Optical Society of America A, 1991, vol. 8, no. 6, pp. 932–942. https://doi.org/10.1364/JOSAA.8.000932Herman R. M., Wiggins T. A. Production and uses of diffractionless beams. Journal of the Optical Society of America A, 1991, vol. 8, no. 6, pp. 932–942. https://doi.org/10.1364/JOSAA.8.000932Palma C., Bagini V. Extension of the Fresnel transform to ABCD systems. Journal of the Optical Society of America A, 1997, vol. 14, no. 8, pp. 1774–1779. https://doi.org/10.1364/JOSAA.14.001774Palma C., Bagini V. Extension of the Fresnel transform to ABCD systems. Journal of the Optical Society of America A, 1997, vol. 14, no. 8, pp. 1774–1779. https://doi.org/10.1364/JOSAA.14.001774

The authors declare that there are no conflicts of interest present.