[實(shí)用新型]一種測量部分相干高斯光束波前相位半徑的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320014531.7
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN203163700U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱時(shí)軍;劉琳;陳亞紅;蔡陽健
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/255
• 分類號(hào): G01B11/255;G01J11/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種測量部分相干高斯光束波前相位半徑的裝置，將線偏振激光束用毛玻璃片調(diào)控相干性、用高斯振幅濾波片濾波，用光束分析儀測量光場分布以及用關(guān)聯(lián)器系統(tǒng)測量光場相干寬度，得到波前相位半徑。?

背景技術(shù)

近年來，部分相干光束由于其在慣性約束核聚變、光學(xué)成像、光學(xué)工程、材料熱處理、非線性光學(xué)、光散射、光通訊、遠(yuǎn)距離遙感、激光雷達(dá)、激光掃描以及激光捕獲等領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景，引起了很大的關(guān)注。高斯謝爾模光束[E.?Wolf?and?E.?Collett,?“Partially?coherent?sources?which?produce?same?far-field?intensity?distribution?as?a?laser,”?Opt.?Commun.?25,?293-296?(1978)]作為典型的部分相干光束，它的光場分布和光場相干度均為高斯分布。傳統(tǒng)一般用Wigner分布函數(shù)處理高斯謝爾模光束的傳輸問題；林和蔡[Q.?Lin?and?Y.?Cai,?“Tensor?ABCD?law?for?partially?coherent?twisted?anisotropic?Gaussian-Schell?model?beams,”?Opt.?Lett.?27,?216-218?(2002)]提出用張量方法來處理高斯謝爾模光束的旁軸傳輸問題。?

部分相干光束的二階關(guān)聯(lián)特性可用交叉譜密度函數(shù)表征。對(duì)于各向同性、沒有扭曲相位的部分相干高斯謝爾模光束，交叉譜密度可用可由光束束腰寬、橫向相干寬度和波前曲率半徑三個(gè)參數(shù)決定。部分相干高斯謝爾模光束在自由光通訊、生物醫(yī)療、激光諧振腔、正負(fù)折射率介質(zhì)、非線性介質(zhì)、激光慣性約束核聚變、復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)部分相干高斯謝爾模光束相干度和光譜會(huì)隨傳輸介質(zhì)的特性不同發(fā)生變化，在自由光通訊，醫(yī)療以及信息傳輸處理等方面有潛在應(yīng)用價(jià)值。?

實(shí)驗(yàn)測量部分相干光束的束腰寬和相干寬度都有報(bào)道，但作為部分相干高斯謝爾模光束的另外一個(gè)重要的光束參量波前相位半徑，其測量方法及裝置卻一直未見報(bào)道，目前用的比較多的一種方法是哈特曼波前傳感器(SHWS)測量，但這種方法依賴于復(fù)雜、昂貴的測量器材，測量費(fèi)用高。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種測量條件簡單，結(jié)果可靠，成本低廉的部分相干高斯光束波前相位半徑的測量裝置。?

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是提供一種測量部分相干高斯光束波前相位半徑的裝置，它包括部分相干高斯光束波前相位產(chǎn)生裝置、光束的橫向束腰寬度測量裝置和光束的橫向相干寬度測量裝置；?

所述的部分相干高斯光束球面波前相位產(chǎn)生裝置包括：沿光路方向依次設(shè)置的激光器、線偏器、反射鏡、薄透鏡、聚焦面、準(zhǔn)直透鏡、高斯振幅濾波片和聚焦透鏡；

激光器產(chǎn)生一束隨機(jī)偏振光束，經(jīng)線偏器得到一束線偏振激光束，再依次經(jīng)過反射鏡和薄透鏡后聚焦到聚焦面上，產(chǎn)生一束具有高斯統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)的部分相干線性偏振光束；將所述的部分相干線性偏振光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡和高斯振幅濾波片后，得到一束準(zhǔn)直具有高斯關(guān)聯(lián)的部分相干高斯光束，再經(jīng)聚焦透鏡聚集后，得到具有波前相位的部分相干高斯光束；

所述的橫向束腰寬度測量裝置為光束分析儀；對(duì)待測光束的光場進(jìn)行測量，將測量結(jié)果進(jìn)行高斯擬合，得到光束的橫向束腰寬度；

所述的橫向相干寬度測量裝置，光束待測面后依次放置成像透鏡、分束鏡和關(guān)聯(lián)器系統(tǒng)，待測面放置在成像透鏡前2f處；關(guān)聯(lián)器系統(tǒng)將經(jīng)分束鏡分束后得到的兩路關(guān)聯(lián)值進(jìn)行高斯擬合，得到光束的橫向相干寬度；

光束分析儀和關(guān)聯(lián)器系統(tǒng)的輸出端與計(jì)算機(jī)連接。

所述的聚焦面為毛玻璃片、散射體元件或電光晶體元件中的一種。?

按本實(shí)施例技術(shù)方案提供的測量部分相干高斯光束波前相位半徑的裝置，待測的部分相干高斯光束具有高斯關(guān)聯(lián)特性,其測量方法包括如下步驟：對(duì)待測的部分相干高斯光束經(jīng)薄透鏡聚焦后產(chǎn)生球面波前相位，采用關(guān)聯(lián)器系統(tǒng)測量得到光束的初始橫向相干寬度?，采用光束分析儀分別測量得到光束的初始橫向束腰寬度和出射面上的橫向束腰寬度，按式?

得到光束的波前曲率半徑R；

其中，?k為波數(shù)，A、B、C和D為象散光學(xué)系統(tǒng)傳輸矩陣；?R₀為初始波前曲率半徑，按式

?得到，?其中，。