[實用新型]基于G-S算法產生艾里光束的裝置

有效

• 申請號: 201720512494.0
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN207457616U
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 鄧淑玉;劉士陽;任志君;楊照青
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/46
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 徐亞芬

本實用新型公開了一種基于G?S算法產生艾里光束的裝置包括激光器、濾波系統、擴束系統、分光棱鏡、空間光調制器、傅里葉變換透鏡及電腦，該裝置結構簡單、成本低、靈活且能避免復雜的理論計算?；贕?S算法產生艾里光束的方法不同于經典的利用立方相位產生艾里光束，本技術根據入射高斯光束和輸出加速艾里光束的光場分布，得到加速艾里光束。

技術領域

本實用新型涉及光學變換系統中的相位恢復技術領域，更確切地說涉及一種基于G-S 算法產生艾里光束的裝置。

背景技術

艾里(Airy)光束作為無衍射光束的一種，是近年來的研究熱點。不同于經典的無衍射貝塞爾(Bessel)光束，艾里光束最重要的特性之一是在傳輸過程中橫向加速。所謂橫向加速，是指艾里激光束在自由空間傳輸時，其主瓣不是沿直線傳輸，而是沿著拋物軌跡傳輸，類似于有一個垂直于傳輸方向的加速度而導致運動軌跡彎曲，這與重力作用下彈丸的飛行彈道軌跡相似，因此被定義為加速光束。因艾里光束這些獨特的光學性質及其潛在的應用價值，使其在很多領域都具有潛在的應用前景。因而，通過調控構建這種兼具無衍射及加速特性的艾里光束，具有重要的科學意義。

2007年，Siviloglou等證明了艾里光束的傅里葉譜是包含有立方相位因子的高斯型分布，這一結果表明對高斯光束進行立方相位調制，再經過傅里葉變換即可在空域產生加速艾里光束。這一思想也成為實驗上產生艾里光束提供了重要的理論指導。隨后，Siviloglou和Christodoulides最先在實驗中利用空間光調制器產生了具有加速特性的艾里光束。

在光學研究范疇常常遇到這樣的問題，就是怎樣由測得的光強強度分布來尋找特定的相位信息，這是一個典型的二元光學問題。這種二元光學元件的設計可看作是一個逆衍射問題，即由給定的入射光場分布和目標出射光場分布，求衍射屏的相位分布。這種問題是高維變量的優化問題，一般情況下無嚴格的解析解，只能通過迭代運算求最優近似解。

光學研究領域中，對相位恢復算法的報道比較多，但核心還是迭代計算。G-S算法是 1972年由學者Gerchberg等最先提出，開創了相位恢復技術應用的基礎，后來相繼出現了各種算法，使得相位恢復技術得到了廣泛應用。

對于經典的產生艾里光束的方法[G.A.Siviloglou et.al.,Observation ofaccelerating Airy beams.Phys.Rev.Lett.,99:213901(2007)]，該方法需要首先計算出艾里光束的頻譜分布的解析解，才能用于構造實際的相位元件，理論復雜，靈活性差。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是，提供一種基于G-S算法產生艾里光束的裝置，該裝置結構簡單，成本低。

本實用新型的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的基于G-S算法產生艾里光束的裝置，包括激光發生器、濾波系統、擴束系統、分光棱鏡、空間光調制器、傅里葉變換透鏡、電腦及CCD圖像接收器；所述的激光發生器發出的高斯光經濾波系統和擴束系統后得到平行光；所述的平行光通過所述的分光棱鏡分成兩路分別進入所述的空間光調制器和傅里葉變換透鏡；所述的空間光調制器加載相位G-S算法迭代得到的相位分布；利用傅里葉變換透鏡在輸出面得到艾里光束；所述的電腦加載相位信息用于控制所述的空間光調制器；所述的CCD圖像接收器用于記錄艾里光束；所述的調制后的光束經分光棱鏡反射后，入射到所述的傅里葉變換透鏡，將入射光束進行傅里葉變化后，在輸出面得到艾里光束。

采用以上結構后，本實用新型的基于G-S算法產生艾里光束的裝置，與現有技術相比，具有以下優點：

由于本實用新型的基于G-S算法產生艾里光束的裝置包括激光器、濾波系統、擴束系統、分光棱鏡、空間光調制器、傅里葉變換透鏡及電腦，該裝置結構簡單、成本低、靈活且能避免復雜的理論計算。

附圖說明

圖1是本實用新型的基于G-S算法產生艾里光束的裝置的結構示意圖。