W波段贝塞尔波束光路设计及应用

"这篇论文详细探讨了在W波段生成贝塞尔波束的光路设计。作者张京雷和孟洪福通过一种创新的光学结构，包括对角喇叭、变换凸透镜和轴棱锥透镜，成功地将W波段的高斯波束转换为零阶贝塞尔波束。这种波束具有中心波束窄且传播距离远的特点，适用于毫米波成像等应用。该研究受到高等学校博士学科点专项科研基金的支持，并在文中给出了作者简介及联系方式。" 正文: W波段产生贝塞尔波束的光路设计是毫米波技术领域的一个重要研究课题。W波段位于毫米波频段，频率范围大致在75-110 GHz之间，这一频段由于其特有的物理特性，如穿透力强、分辨率高等，被广泛应用于雷达探测、无线通信和成像系统等领域。贝塞尔波束，以其独特的性质——在传播过程中保持聚焦且无衍射扩散，成为了毫米波应用中的理想选择。 论文中提到的对角喇叭是一种常见的微波发射器，它能有效地将馈电功率转化为宽角的高斯波束。对角喇叭的设计和优化对于整个光路的性能至关重要，因为它决定了输入波束的基本特性。变换凸透镜的作用在于调整和聚焦波前，使其适应后续的轴棱锥透镜。轴棱锥透镜是一种特殊的光学元件，其表面由一系列同心圆锥面构成，能够将入射的高斯波束转换为贝塞尔波束。 零阶贝塞尔波束是论文关注的重点，这种波束在传播过程中具有非常稳定的特性，中心波束宽度几乎保持不变，即使传播很长距离也仅发生轻微的衍射。这种特性使得贝塞尔波束在远距离传输和成像系统中具有显著优势，可以提高图像质量和减少失真。例如，在毫米波成像技术中，贝塞尔波束可以实现更远距离的无模糊成像，提高探测距离和精度。 论文还引用了Durnin的研究，Durnin等人首次展示了通过特定数学模型解出的波动方程可以在无界空间中形成自由传播的贝塞尔波。这为理解贝塞尔波束的形成和传播提供了理论基础。在实际应用中，设计出能够产生贝塞尔波束的光学结构并优化其性能，对于提升毫米波系统的性能和拓展其应用领域具有重要意义。 这篇论文通过精心设计的光学系统，成功实现了W波段高斯波束到贝塞尔波束的转换，为毫米波成像和其他相关应用提供了新的技术方案。此外，该研究也为未来开发更高效、更紧凑的贝塞尔波束生成器提供了理论和技术支持。