[發(fā)明專利]一種改變激光聚焦光斑空間方向的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810977715.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN108957765B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張靜宇;高驥超;劉思垣
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/10;G02B27/48
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種改變激光聚焦光斑空間方向的方法，激光經(jīng)物鏡聚焦的聚焦光斑具有空間方向，所述空間方向包括聚焦光斑傾斜方向θ和傾斜角度其特征在于，

對激光光束聚焦之前先對其進(jìn)行空間啁啾，所述空間啁啾是指將不同光譜分量在空間進(jìn)行分離，所述空間啁啾的參數(shù)用空間啁啾的方向α與光束縱橫比β表征；所述光束縱橫比是指空間啁啾后的光束寬度與空間啁啾前的光束寬度之比；

通過仿真與實(shí)驗(yàn)得到光束縱橫比β與聚焦光斑傾斜角度間的映射關(guān)系g；

通過仿真與實(shí)驗(yàn)得到光束空間啁啾的方向α與聚焦光斑傾斜方向θ間的映射關(guān)系f；

取定聚焦光斑的空間方向取值組合根據(jù)所述映射關(guān)系g和所述映射關(guān)系f確定空間啁啾的參數(shù)(α，β)的取值，采用該(α，β)的取值對激光光束進(jìn)行空間啁啾后聚焦，得到空間方向?yàn)槿《ㄖ档木劢构獍撸瑢?shí)現(xiàn)對聚焦光斑空間方向的精確控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改變激光聚焦光斑空間方向的方法，其特征在于，空間啁啾時采用圓形光柵，當(dāng)圓形光束以垂直入射角通過光柵時，光束產(chǎn)生色散，不同波長的光以不同的折射角射出，在出射光束橫截面上，不同波長的光分布在不同半徑的圓環(huán)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改變激光聚焦光斑空間方向的方法，其特征在于，通過改變所述圓形光柵的參數(shù)或切換不同的圓形光柵，改變光束的折射角度，從而控制光束的縱橫比。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種改變激光聚焦光斑空間方向的方法，其特征在于，空間啁啾時采用可旋轉(zhuǎn)的狹縫選擇所需空間啁啾方向的光束通過狹縫，阻擋不需要的光束，從而控制光束空間啁啾的方向。

5.用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述方法的裝置，其特征在于，包括依次同軸設(shè)置的圓形光柵、第一透鏡、可旋轉(zhuǎn)的狹縫組件以及第二透鏡，其中，

所述圓形光柵中光柵的周期結(jié)構(gòu)以同心圓的方式排列，工作時，當(dāng)圓形光束以垂直入射角通過光柵時，光束產(chǎn)生色散，不同波長的光以不同的折射角射出，在出射光束橫截面上，不同波長的光分布在不同半徑的圓環(huán)上；

所述第一透鏡用于將所述圓形光柵的出射光束轉(zhuǎn)化為平行光束，入射至所述狹縫組件；

所述狹縫組件用于通過旋轉(zhuǎn)選擇所需空間啁啾方向的光束通過狹縫，阻擋不需要的光束；

所述第二透鏡用于對通過所述狹縫組件的光束進(jìn)行聚焦。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，通過改變所述圓形光柵的參數(shù)或切換不同的圓形光柵，改變光束的折射角度，從而改變光束的縱橫比。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述第一透鏡為錐透鏡或者空間光調(diào)制器。

8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述第二透鏡為球面透鏡。