Определение параметров качества бесселевых световых пучков высших порядков

Предложена методика оценки качества бесселевых световых пучков высших порядков (БСП_n, порядок n > 0) посредством анализа цифровых компьютерных изображений двумерных поперечных распределений интенсивности. Для оценки качества в конкретном поперечном сечении БСП_n достаточно одного изображения. Описаны алгоритмы, обеспечивающие корректное выполнение методики: алгоритм оценки положения оси кольцевого пучка на основе кластерного анализа, алгоритм оценки начального приближения параметра конусности при аппроксимации экспериментальных диаметральных распределений интенсивности квадратом функции Бесселя, основанный на анализе спектральной плотности мощности диаметрального распределения. Предложенная методика и алгоритмы реализованы в виде расширения для программного комплекса анализа качества БСП. С использованием программного комплекса методика экспериментально апробирована на примере анализа качества БСП₁, формируемого с помощью кристаллов KTP (KTiOPO₄) и KGW (KGd(WO₄)₂) из излучения полупроводникового лазерного модуля (ППЛМ) и гелий-неонового лазера (ЛГН). Показано, что пучок, формируемый из излучения ЛГН, сохраняет постоянство радиуса вдоль различных азимутальных направлений и соответствие формы идеальному БСП1 на большем расстоянии от аксикона, чем ППЛМ, но при этом быстрее теряет постоянство интенсивности вдоль различных азимутальных направлений в первом кольце.

1. J. Durnin. J. Opt. Sos. Am. A, 4, N 4 (1987) 651-654

2. F. Gori, G. Guattari, C. Padovani. Opt. Commun., 64, N 6 (1987) 491-494

3. R. Borghi, M. Santarsiero. Opt. Lett., 22 (1997) 262-264

4. R. M. Herman, T. A. Wiggins. Appl. Opt., 37 (1998) 3398-3400

5. G. Rousseau, D. Gay, M. Piché. Opt. Commun., 265, N 1 (2006) 261-269

6. G. Rousseau, D. Gay, M. Piché. J. Opt. Soc. Am. A, 22, N 1 (2005) 1274

7. G. Rousseau, D. Gay, M. Piché. Opt. Express, 13, N 19 (2005) 7589

8. С. Н. Лосев. Получение и исследование нерасходящихся (бесселевых) пучков от полупроводниковых лазеров и светодиодов, дис. … канд. физ.-мат. наук, СПб (2014)

9. H. Cheng. Opt. Commun., 475 (2020) 126213

10. ГОСТ Р ИСО 11145-2016. Оптика и фотоника. Лазеры и лазерное оборудование. Термины, определения и буквенные обозначения, Москва, Стандартинформ (2016)

11. ISO 11145:2016 Optics and photonics - Lasers and laser-related equipment - Vocabulary and symbols

12. А. А. Рыжевич, И. В. Балыкин, Т. А. Железнякова. Журн. прикл. спектр., 85, № 1 (2018) 144-153

13. И. В. Балыкин. Сб. науч. тр. междунар. школы-конф. молодых ученых и специалистов “Современные проблемы физики”, 4-6 ноября 2020 г., Ин-т физики НАН Беларуси, Минск (2020) 41-42

14. А. А. Рыжевич. Опт. журн., 68, № 3 (2001) 54-55

15. И. В. Балыкин, В. А. Базылевич, Т. А. Железнякова, С. В. Солоневич, А. А. Рыжевич. Молодежь в науке-2015. Приложение к журналу Весцi Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук, ч. 4 (2015) 3-11

16. И. В. Балыкин, Т. А. Железнякова, А. А. Рыжевич. Сб. науч. тр. междунар. школы-конф. молодых ученых и специалистов “Современные проблемы физики”, 13-15 июня 2018 г., Ин-т физики НАН Беларуси, Минск (2018) 71-75

17. I. V. Balykin, A. A. Ryzhevich, A. G. Mashchenko V. E. Leparskii, N. A. Khilo. Журн. прикл. спектр., 83, спецвыпуск 6-16, ч. 3 (2016) 453-454

18. J. MacQueen. Proc. Fifth Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability, University of California Press, Berkeley (1967) 281-297

19. Martin Ester, Hans-Peter Kriegel, Jörg Sander, Xiaowei Xu. Proc. Second International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD-96), 1996, Eds Simoudis, Evangelos; Han, Jiawei; Fayyad, M. Usama, AAAI Press (1996) 226-231, CiteSeerX 10.1.1.121.9220. – ISBN 1-57735-004-9

20. http://www.mathworks.com/matlabcentral/files/3215/fit_ellipse.m.

21. А. П. Прудников, Ю. А. Брычков, О. И. Маричев. Интегралы и ряды, т. 2. Специальные функции, Москва, Физматлит (2003)

22. W. Koepf. Hypergeometric Summation: An Algorithmic Approach to Summation and Special Function Identities, Braunschweig, Germany, Vieweg (1998)

23. А. А. Рыжевич, И. В. Балыкин. Сб. науч. тр. VI конгресса физиков Беларуси, 20-23 ноября 2017 г., Ин-т физики НАН Беларуси, Минск (2017) 371-372