[發明專利]角分復用參考光脈沖分束方法及分束系統

無效

• 申請號: 201010031320.5
• 申請日: 2010-01-08
• 公開（公告）號: CN101770077A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 楊勇;劉燦;王小雷;翟宏琛
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G03H1/04
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

【技術領域】：本發明屬于角分復用全息技術領域，主要解決全息記錄過程中參考光 多角度脈沖串的產生。

【背景技術】：角分復用全息技術在超快記錄瞬態過程有很重要的應用。目前角分復 用技術參考光一側多角度脈沖的實現主要通過反射鏡來實現，不僅可重復性差，調節難度 高，而且要實現大于3束的脈沖分束十分困難。本發明根據這一實際實驗中所遇到的難題， 根據參考光部分要求產生等脈沖間隔，多角度入射的特點，提供一種解決方案，該方案具 有結構緊湊、易嵌入、能產生多個脈沖且可調節的優點。

【發明內容】：本發明的目的是依據角分復用全息成像的要求，提供一種角分復用參 考光脈沖分束方法及分束系統，使該系統可以將一個超短激光脈沖經過參考光分束系統 后，產生具有等脈沖間隔且傳播方向不同的多個脈沖。

本發明提供的將超短脈沖按要求進行多脈沖分束的角分復用參考光脈沖分束方法是， 參考光脈沖光束入射到分束系統，依次經過光闌、雙楔形棱鏡、基板和偏轉棱鏡，光闌起 到截取可利用波面的作用，雙楔形棱鏡起到調節光程差的作用，基板起到固定雙楔形棱鏡 和偏轉棱鏡的作用，偏轉棱鏡起到將光束匯聚到CCD靶面上同時產生我們所需要的角度 的作用，該分束方法的具體步驟是：

第一、確定參考光角度的空間約束

根據全息成像的原理，在離軸全息中，參考光和物光的夾角θ必須滿足下列條件：

sinθ＜λ/Δp，

其中，λ是入射參考光的波長，Δp為記錄介質的像素間隔。

如果物光沿z軸垂直入射到記錄介質上面，參考光和z軸的夾角就應該在(0，θ)這個區 間。這就給我們設計參考光分束后的角度偏轉提供了限制條件，即所有的參考光的角度必 須分布在這個范圍之內。

第二、確定各參考光角度的具體分布

(一)參考光角度的具體分布是由全息像的頻譜分布決定的，如圖1和圖2所示，對 于在頻譜面上的位置坐標是的一個全息像(同時必有一個中心對稱的像在)，設所成像對應的參考光和記錄介質面所在坐標系中的X軸和Y軸的夾角分別為和ψ，則有：

f_ψ＝cosψ/λ。

(二)采用分波面的方法，則雙楔形棱鏡和對應的偏折棱鏡在基板上的分布和全息像 在頻譜面上的分布是相同的，只是相差一個常量因子，推導過程如下：

f_ψ＝cosψ/λ＝y/L/λ

如圖1所示，x-y平面是入射參考光的中心所在基準平面(基準平面為參考光在棱鏡中 發生偏折時所在的平面，如圖3所示6即為基準平面)，其上點的坐標用(x，y)表示； X-Y是CCD靶面，其上點的坐標用(X，Y)表示。

(三)對于設計各再現像在頻譜面上的分布：具體由可以利用的頻譜空間的大小和再 現像的頻譜帶寬k決定。頻譜空間的大小是由再現像的空間頻率所決定的，頻譜空間的可 利用范圍是以零級中心為圓點，半徑為2k至半徑為的環形區域。(因為，以零 級中心為圓心，半徑為2k的圓內為零頻率成份，不能使用)。再現像頻譜的帶寬k與所記 錄物體的細節有關，細節越多，帶寬越寬。根據可利用空間的大小和再現像的帶寬，就可 以設計再現像在頻譜面上的分布了。但是在我們實際設計的時候，總是盡量選擇比這個值 大的帶寬，用以保留盡量多的頻譜信息。

(四)這樣我們就可以根據參考光所分脈沖的數目m和每一個再現像的頻譜帶寬k， 在第一步確定的參考光角度的空間(即可利用頻譜的最大空間)約束下，采用盡量占用頻 譜空間、每一個頻譜盡量彼此分離的原則，來設計再現像在頻譜面上的分布，進而推導出 雙楔形棱鏡和對應的偏折棱鏡在其基準平面亦即基板上的分布(光闌的通光孔徑的分布與 雙楔形棱鏡和對應的偏折棱鏡在基準平面亦即基板上的分布相同)。

第三、偏轉角度和可調光程的實現

系統結構的原理圖如圖3所示，針對一個脈沖的調節單元構成，如圖4所示。

根據第二步推導得到的入射參考光的中心在基準平面上的坐標(x，y)分布，進而得 到光闌的通光孔徑的分布，光闌的作用為根據通光孔徑的分布選取確定的投射光束，然后 對每一個所分的脈沖，利用固定在基板上的一對雙楔形棱鏡調節其光程差，利用與雙楔形 棱鏡對應的偏折棱鏡產生光的偏折角度。具體實現過程為：

(一)偏折棱鏡的偏折角度確定：