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学位论文主要对LED作为非相干光源通过光纤结构产生空心光束的方法进行系统的理论和实验研究，论文内容主要包括以下几个部分： 1．介绍了空心光束和基于光纤结构产生无衍射光束的最新研究进展，研究发现光纤结构是一种转换率高、简单易行、无需准直调节、集成整合的光学器件。此外，介绍了LED作为非相干光源用于产生具有自重建特性的零阶和高阶Bessel光束，扩展了光纤和LED在光束传输领域的应用。 2．提出一种利用多模光纤的多模干涉效应在自由空间中获得多个局域空心光束(Bottle beam)的新方法。单模-多模光纤结构是一段多模光纤无偏心地连接到一段单模光纤上，光由单模光纤传输到多模光纤激发产生一系列的0,nLP模，由于多模干涉效应在多模光纤中相互叠加，当入射到自由空间后形成了多个Bottle beam。对光束传输过程进行理论分析并利用Matlab软件进行仿真实验，结果表明在自由空间中可以获得一系列 Bottle beam。实验中使用光纤连接器将以单模光纤作为输出端的半导体激光器与多模光纤相连组成单模-多模光纤结构，并用CCD相机对多模光纤输出端的光场进行拍摄，所拍摄的光斑图与理论结果基本吻合。 3．提出利用非相干光源单色LED通过多模光纤产生空心光束的方法。证实将 LED光源以一定角度倾斜耦合进大芯径多模光纤可获得光斑均匀的空心光束。分析光束在多模光纤中的传输路径和产生空心光束的机理，并用 Zemax建立仿真模型进行模拟。搭建利用LED和多模光纤产生空心光束的实验系统，并且将实验结果与激光作为光源产生的空心光束进行分析比较，结果表明利用LED光源获得的空心光束均匀性更好，更平滑。 4．利用非相干光源LED和轴棱锥-透镜（Axicon-lens）系统直接获得了Bottle beam，证实非相干光源通过Axicon-lens系统可以得到Bottle beam。利用衍射理论和多波长叠加原理分析了具有一定频宽的部分相干光入射Axicon-lens系统后的光场分布，并模拟光束传输变换过程的三维光强分布及不同位置处的截面光强分布。实验采用蓝光LED结合Axicon-lens系统产生Bottle beam，利用体视显微镜对不同位置处的光束截面光强分布进行记录。实验结果与理论分析相吻合，研究结果扩展了LED的应用，对粒子囚禁、原子冷却具有一定的指导和现实意义。