[發明專利]一種用于實現圓形光束整形為環形光束的方法

無效

• 申請號: 201310264054.4
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103309044A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 胥全春;俞建杰;杜繼東;周彥平;韓琦琦
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種用于實現圓形光束整形為環形光束的方法，其特征在于一種用于實現圓形光束整形為環形光束的方法按以下步驟實現：

(1)確定激光器發出的圓形光束的直徑D0、環形光束的內環直徑D1、環形光束的外環直徑D2、光學整形元件與光學相位校正器件的間距L，主鏡、次鏡的口徑分別為d₁、d₂，若卡塞格倫式光學天線的放大倍率為T，則

D1≤d1/TD2≥d2/T]]>

D0為經準直透鏡組準直后的光束口徑，取L≥2D0；

(2)建立坐標系：以準直光束的一個截面作為坐標平面xoy建立直角坐標系，截面中心為坐標原點，準直光束的方向與z軸平行；

(3)根據光線追跡建立一一對應關系：P1面上從距離光束中心r₁處發出的光線入射到P2面上距離光束中心r₂處，其中0≤r₁≤D0，D1≤r₂≤D2，且滿足幾何關系

r2=D1+D2-D1D0·r1]]>

(4)計算光線偏角：由幾何關系，可以確定

sinθ=r2-r1L]]>

(5)確定光學整形元件的徑向相位分布表達式：由光程函數與光線偏角間的關系可以得到

dφ(r1)dr1=sinθ]]>

對上式積分并，得到光學整形元件的徑向相位分布；

(6)確定光學整形元件的徑向輪廓：由相位與元件厚度的關系可以得到光學整形元件徑向輪廓

φ(r1)=2π·n1z(r1)λ]]>

式中，n₁為光學整形元件的折射率，λ為光束波長，上式積分后得到的輪廓表達式為連續的；

(7)確定光學相位校正元件的徑向相位分布表達式：由光程函數與光線偏角間的關系可以得到

dφ(r2)dr2=-sinθ]]>

對上式積分，得到光學相位校正元件的徑向相位分布；

(8)確定光學相位校正元件的徑向輪廓：由相位與元件厚度的關系可以得到光學相位校正元件的徑向輪廓

φ(r2)=2π·n2z(r2)λ]]>

式中，n₂為光學相位校正元件的折射率，λ為光束波長，上式積分后得到的輪廓表達式為連續的，即完成了利用光線追跡法實現了光學整形元件和光學相位校正元件的設計，實現了圓形光束整形為環形光束。