[發(fā)明專利]產(chǎn)生拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310062122.9
• 申請(qǐng)日: 2013-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103105677A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁揚(yáng)勝;王飛;劉顯龍;蔡陽(yáng)健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/09
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/09
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用計(jì)算全息、旋轉(zhuǎn)毛玻璃產(chǎn)生部分相干的技術(shù)產(chǎn)生拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

自1960年美國(guó)物理學(xué)家西奧多·梅曼發(fā)明激光以來(lái)，激光以其高強(qiáng)度、高單色性、高相干性等優(yōu)點(diǎn)，在激光通訊、激光測(cè)距、航空測(cè)繪等各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。

在實(shí)際的應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)相干性高的或者說(shuō)是完全相干激光在某些應(yīng)用方面存在一定的局限性，例如一束高相干性激光隨機(jī)介質(zhì)中傳輸時(shí)，受到介質(zhì)的影響非常強(qiáng)，使光束在傳輸很短的距離就發(fā)生畸變，光強(qiáng)閃爍和漂移很大，光束質(zhì)量迅速下降，這就要求在實(shí)際應(yīng)用中，選擇具有適當(dāng)?shù)南喔尚约す馐佑兄诮鉀Q實(shí)際問(wèn)題。部分相干光的研究可以追述到19世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有激光，主要研究的是有限光源的相干性，在光場(chǎng)中不同兩點(diǎn)P₁和P₂處振動(dòng)之間存在的關(guān)聯(lián)引進(jìn)某種量度，當(dāng)兩點(diǎn)關(guān)聯(lián)很高時(shí)，就說(shuō)是相干的，當(dāng)兩點(diǎn)沒(méi)有關(guān)聯(lián)時(shí)，就說(shuō)是不相干的，處于兩者之間的是部分相干的。

目前，研究最廣泛的部分相干光束的模型是Schell在其博士論文中用高斯關(guān)聯(lián)來(lái)描述的部分相干光，也就是高斯-謝爾模光束，科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里可以產(chǎn)生高斯-謝爾模光束，隨后具有不同關(guān)聯(lián)形式的部分相干激光在理論上相繼提出，如第一類(lèi)貝塞爾關(guān)聯(lián)光源，第二類(lèi)貝塞爾關(guān)聯(lián)光源，非均勻高斯-謝爾光源，LED光源，多高斯-謝爾光源和拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)或貝塞爾高斯關(guān)聯(lián)光源，目前在實(shí)驗(yàn)上主要可以產(chǎn)生的是高斯-謝爾光源和第一類(lèi)貝塞爾關(guān)聯(lián)光源，其他關(guān)聯(lián)的部分相干光還只是理論上的模型，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的方法未有報(bào)道。

在綜上所述的研究中，發(fā)現(xiàn)可以在實(shí)驗(yàn)上產(chǎn)生的具有一定關(guān)聯(lián)的部分相干光很有限，通常就是高斯-謝爾光源和第一類(lèi)貝塞爾關(guān)聯(lián)光源，這也限制了在某些情況下的應(yīng)用，高斯-謝爾光源在遠(yuǎn)場(chǎng)的光強(qiáng)分布是高斯型的，第一類(lèi)貝塞爾關(guān)聯(lián)光源在一定的局域處光強(qiáng)分布是空心的，最近的理論研究中發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)條件下，遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布是平頂?shù)模蛘哌h(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布是空心的。遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布是空心的光束在原子光學(xué)、二元光學(xué)、微粒捕獲和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種產(chǎn)生拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束的系統(tǒng)和方法，該方法可以通過(guò)產(chǎn)生不同的全息圖來(lái)產(chǎn)生不同階數(shù)的拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下：

一種產(chǎn)生拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束的系統(tǒng)，包括：

光源；

擴(kuò)束器，對(duì)來(lái)自所述光源的光束進(jìn)行擴(kuò)束；

空間光調(diào)制器，將擴(kuò)束后的光束轉(zhuǎn)化成僅有角向模數(shù)的拉蓋爾-高斯光束；

縮束鏡和可旋轉(zhuǎn)的毛玻璃，僅有角向模數(shù)的拉蓋爾-高斯光束的光斑大小經(jīng)縮束鏡調(diào)節(jié)后，入射到毛玻璃上，經(jīng)過(guò)毛玻璃的散射，使完全相干拉蓋爾高-斯光束轉(zhuǎn)化為拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干光束；

透鏡，對(duì)拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干光束進(jìn)行準(zhǔn)直；

高斯濾波片，將準(zhǔn)直后的拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干光束整型為高斯型光斑，產(chǎn)生拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光源為氦氖激光器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)生成的計(jì)算全息圖加載到所述空間光調(diào)制器上形成計(jì)算全息光柵，以產(chǎn)生僅有角向模數(shù)的拉蓋爾-高斯光束。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種產(chǎn)生拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束的方法，包括：

s1、對(duì)來(lái)自光源的光束進(jìn)行擴(kuò)束；

s2、將擴(kuò)束后的光束轉(zhuǎn)化成僅有角向模數(shù)的拉蓋爾-高斯光束；

s3、將僅有角向模數(shù)的拉蓋爾-高斯光束的光斑大小進(jìn)行縮束調(diào)整，然后將其轉(zhuǎn)化為拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干光束；

s4、對(duì)拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干光束進(jìn)行準(zhǔn)直；

s5、將準(zhǔn)直后的拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干光束整型為高斯型光斑，產(chǎn)生拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟s2中，將擴(kuò)束后的光束通過(guò)空間光調(diào)制器轉(zhuǎn)化成僅有角向模數(shù)的拉蓋爾-高斯光束。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，計(jì)算機(jī)生成的計(jì)算全息圖加載到所述空間光調(diào)制器上形成計(jì)算全息光柵，以產(chǎn)生僅有角向模數(shù)的拉蓋爾-高斯光束。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟s3中，將僅有角向模數(shù)的拉蓋爾-高斯光束的光斑大小進(jìn)行縮束調(diào)整，然后通過(guò)毛玻璃的散射將其轉(zhuǎn)化為拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)的部分相干光束。