[發明專利]一種基于交叉相位調制的貝塞爾光束的獲得方法及裝置

有效

• 申請號: 201610945305.9
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN106569369B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 程雪梅;陳浩偉;任兆玉;張倩;白晉濤
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

本發明公開一種基于交叉相位調制的貝塞爾光束的獲得方法及裝置：步驟1，將調制激光束聚焦于非線性介質中；步驟2，將被調制激光束反向共線入射于同一非線性介質后，使其進入成像裝置；步驟3，調節調制激光束的光強直至位于遠場的成像裝置上出現明顯的中心亮斑和同心圓環圖樣；步驟4，調整聚焦透鏡的焦距或非線性介質的位置即得中心亮斑尺寸不同的貝塞爾光束。本發明的方法具有結構簡單、操作容易、中心亮斑尺寸可控的優點。

技術領域

本發明屬于非線性光學范疇，具體涉及一種基于交叉相位調制的貝塞爾光束的獲得方法及裝置。

背景技術

在光學領域中，貝塞爾光束是指橫向振幅分布滿足貝塞爾函數的光束，其橫向光強分布表現為一個中心亮斑和一系列同心圓環。真正的貝塞爾光束不會發生衍射，即在其傳播過程中可以保持其橫向光強分布，遇到障礙物后也會恢復其橫向光強分布。正是因為貝塞爾光束的這種獨特的光強分布和傳播特性使得其在激光精細加工、光學成像、粒子操控、微縮平板印刷、非線性光學等領域有著非常重要的應用價值。目前，能夠實現貝塞爾光束的方法主要是幾何光學法、空間光調制法、聲子梯度法。然而這些方法均有各自的缺陷，幾何光學法的光學畸變較大，且中心亮斑不可調；空間光調制器制作工藝復雜，價格昂貴；聲子梯度透鏡的結構復雜。

發明內容

針對現有技術產生貝塞爾光束時光學畸變較大且中心亮斑不可調和空間光調制器制作工藝復雜，價格昂貴；聲子梯度透鏡的結構復雜的問題，本發明的目的在于，提供一種基于交叉相位調制的貝塞爾光束獲得方法。

為了實現上述目的，本發明的采用如下技術方案予以實現：

一種基于交叉相位調制的獲得貝塞爾光束的裝置，包括聚焦透鏡、第一半波片和第二半波片，其特征在于，還包括第一偏分光立方體、第二偏分光立方體、非線性介質和成像裝置，聚焦透鏡、第一半波片、第一偏振分光立方體、非線性介質和第二偏振分光立方體依次設置在同一光路上，成像裝置設置在第一偏振分光立方體的正下方，第二半波片設置在第二偏振分光立方體的正上方。

成像裝置選自CCD或CMOS器件。

非線性介質選自能夠產生Kerr效應的非線性介質；所述能夠產生Kerr效應的非線性介質，選自非線性折射率在10^-16cm²/W數量級以上的有機物、鉛玻璃或原子蒸汽。

一種基于交叉相位調制的獲得貝塞爾光束的裝置的貝塞爾光束的獲得方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，獲取一束調制激光束并將其依次入射于聚焦透鏡、第一半波片、第一偏分光立方體后聚焦于非線性介質中，標記出調制激光束的腰斑位置；

步驟2，獲取另一束被調制激光束，將其入射于第二半波片，經第二偏分光體后入射于步驟1中所述的非線性介質中，再經第一偏分光立方體后進入成像裝置；

步驟3，調節調制激光束的光強使得位于遠場的成像裝置上出現中心亮斑和同心圓環圖樣；

步驟4，在步驟3上的基礎上，調整聚焦透鏡的焦距或非線性介質與調制激光束腰斑位置之間的距離，得到中心亮斑尺寸不同的貝塞爾光束。

在步驟3上的基礎上，調整聚焦透鏡的焦距或非線性介質與調制激光束腰斑位置之間的距離，得到中心亮斑尺寸不同的貝塞爾光束具體包括：將被調制激光束進入非線性介質時的端面為入射端面，被調制激光束出射非線性介質時的端面為出射端面，調整聚焦透鏡的焦距或出射端面與調制光束的腰斑位置之間的距離得到中心亮斑尺寸不同的貝塞爾光束。

調制激光束和被調制激光束的波長相等或相差在10×10^-4nm以內。