[發(fā)明專利]利用部分相干光產生Mathieu光束的光學系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711159931.6
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107741643A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 吳逢鐵;馮聰;王碩琛
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司35205
• 代理人: 張浠娟

技術領域

本發(fā)明涉及光學領域，具體是一種利用部分相干光產生Mathieu光束的光學系統(tǒng)。

背景技術

無衍射Mathieu光束的提出引起了人們的研究興趣，類似無衍射Bessel光束，Mathieu光束同樣具有自重建特性，可被用在非線性光學，光通信及光學微操作等領域，比Bessel光束更有價值的是Mathieu光束還可以被用于光學掃描。

目前對于Mathieu光束的研究主要基于相干的激光光源，而使用部分相干光產生無衍射Mathieu光束的研究鮮有報道。激光作為實驗室常見的相干光光源，因其相干性強，方向性好及能量密度高等優(yōu)點，被廣泛應用于眾多領域。相對于相干光，部分相干光在生活中更為常見。由于部分相干光束的光強均勻性較好、對散斑靈敏度低以及在大氣中傳輸時抗擾動強等優(yōu)點,因此在某些實際應用中是完全相干光所不及的。且部分相干光在傳輸?shù)牟蛔冃缘确矫婢哂酗@著優(yōu)勢，這也使得部分相干光束在成像等方面得到廣泛應用。因此對于部分相關光產生Mathieu光束的研究是非常有必要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用部分相干光產生Mathieu光束的光學系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

利用部分相干光產生Mathieu光束的光學系統(tǒng)，包括光學平臺，該光學平臺上放置有LED光源，沿該LED光源的光路依次放置光闌、短焦距透鏡、長焦距透鏡、橢圓孔徑和軸棱錐；光闌、短焦距透鏡和長焦距透鏡組成準直擴束系統(tǒng)，LED光源經此準直擴束系統(tǒng)后出射平行光，以光闌與短焦距透鏡之間的距離為x，以短焦距透鏡與長焦距透鏡之間的距離為y，依據高斯公式，x和y之間近似滿足其中f₁為短焦距透鏡的焦距，f₂為長焦距透鏡的焦距。

上述橢圓孔徑為菲林片上刻畫的橢圓孔徑。

上述橢圓孔徑的長軸與短軸的長度之比為2:1。

采用上述方案后,LED光源發(fā)出的光束經過光闌、短焦距透鏡和長焦距透鏡產生部分相干的平行光束；再經過橢圓孔徑，將光束調制成帶有橢圓高斯振幅的平行光束；再經過軸棱錐，最終得到Mathieu光束。可通過改變菲林片上橢圓孔徑的長軸與短軸的長度之比對Mathieu光束進行精確調制。本光學系統(tǒng)結構簡單，操作簡單且能對Mathieu進行精準調控等優(yōu)點；因此，在實際應用中具有廣泛的市場前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光學系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明光學系統(tǒng)的光路示意圖；

圖3為本發(fā)明中光學系統(tǒng)的實驗光斑圖。

具體實施方式

為了進一步解釋本發(fā)明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明進行詳細闡述。

本發(fā)明利用部分相干光產生Mathieu光束的光學系統(tǒng)，如圖1所示，包括光學平臺1和分別用固定支架2支撐定位的藍光LED燈珠3、聚光筒4、光闌5、短焦距透鏡6、長焦距透鏡7、刻有橢圓孔徑的菲林片8、軸棱錐9和體視顯微鏡10。

光學系統(tǒng)的搭建順序如圖1所示，藍光LED燈珠3、聚光筒4、光闌5、短焦距透鏡6、長焦距透鏡7、刻有橢圓孔徑的菲林片8、軸棱錐9和體視顯微鏡10從左到右依次排列。即，沿藍光LED燈珠3的光路依次放置聚光筒4、光闌5、短焦距透鏡6、長焦距透鏡7、刻有橢圓孔徑的菲林片8和軸棱錐9。

其中，藍光LED燈珠3緊貼設置在聚光筒4大口端的端口，藍光LED燈珠3發(fā)出的光經過聚光筒4進行聚光，由聚光筒4的小口端出射光束，起到提高相干度的作用。

由光闌5、短焦距透鏡6和長焦距透鏡7構成一個準直擴束系統(tǒng)，聚光筒4出射的光束經此準直擴束系統(tǒng)后出射平行光，以光闌5與短焦距透鏡6之間的距離為x，以短焦距透鏡6與長焦距透鏡7之間的距離為y，依據高斯公式，x和y之間近似滿足其中f₁為短焦距透鏡6的焦距，f₂為長焦距透鏡7的焦距。準直擴束系統(tǒng)的放大倍數(shù)可以根據需要通過選取不同的透鏡焦距來調節(jié)。

菲林片8刻有橢圓孔徑，此橢圓孔徑的長軸與短軸的長度之比為2:1，本實施例中，橢圓孔徑的長軸為20mm，橢圓孔徑的短軸為20mm。