[發明專利]一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置及方法

在審

• 申請號: 201811144496.4
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109239947A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 程雪梅;張倩;陳浩偉;白晉濤
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;G02F1/35
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 馮亮

本發明公開一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置，包括泵浦激光束的產生裝置和探測激光束的產生裝置，其特征在于，還包括聚焦透鏡、第一半波片、第一偏振分光棱鏡、裝有醇類溶液的比色皿、第二半波片、第二偏振分光棱鏡和成像裝置；泵浦激光束依次經過聚焦透鏡、第一半波片和第一偏振分光棱鏡聚焦到比色皿；探測激光束依次經過第二半波片、第二偏振分光棱鏡、比色皿和第一偏振分光棱鏡進入成像裝置。本發明還公開了上述裝置獲得空心光束的方法。本發明中泵浦激光束使醇類溶液的折射率發生非線性變化，與泵浦激光束反向共線的探測激光束通過醇類溶液后，在出射端面處產生附加相移，使遠場光強重新分布，產生由中心暗斑和同心圓組成的空心光束。

技術領域

本發明屬于非線性光學應用領域，具體涉及一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置及方法。

背景技術

空心光束是指在傳播方向上中心光強極低或者為零的環狀光束。空心光束獨特的光強分布使得其在微觀粒子的光學囚禁、光學扳手、光學導管和超分辨顯微成像等領域有著非常重要的應用價值。目前，能夠獲得空心光束的方法主要有橫模選擇法、幾何光學法、光學全息法、中空光纖法和位相片法等，然而這些方法涉及到光學系統結構復雜、裝置價格昂貴，而且據這些方法所獲得的空心光束的中心暗斑尺寸難以控制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置及方法，通過設置泵浦激光束和醇類溶液來使探測激光束產生附加相移，進而改變探測激光束的遠場橫向強度，得到由中心暗斑和同心圓組成的空心光束，通過改變醇類溶液的濃度和泵浦激光束的功率可以實現對所獲得空心光束中心暗斑尺寸的控制。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置，包括泵浦激光束的產生裝置和探測激光束的產生裝置，其特征在于：還包括聚焦透鏡、第一半波片、第一偏振分光棱鏡、裝有醇類溶液的比色皿、第二半波片、第二偏振分光棱鏡和成像裝置；所述泵浦激光束依次經過所述聚焦透鏡、第一半波片和第一偏振分光棱鏡聚焦到所述比色皿；所述探測激光束依次經過第二半波片、第二偏振分光棱鏡、比色皿和第一偏振分光棱鏡后進入成像裝置；聚焦到比色皿的泵浦激光束與經過所述比色皿的探測激光束反向共線；所述泵浦激光束和探測激光束均為高斯光束；泵浦激光束的波長處于醇類溶液的吸收波長處。

上述的一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置，其特征在于：聚焦到比色皿的泵浦激光束為水平偏振光；進入比色皿的探測激光束為垂直偏振光。

上述的一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置，其特征在于：所述泵浦激光束的產生裝置為產生泵浦激光束的激光器；所述探測激光束的產生裝置為產生探測激光束的激光器。

上述的一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置，其特征在于：所述泵浦激光束的產生裝置包括依次設置于同一光路上的激光器、第三半波片和第三偏振分光棱鏡，透過所述第三偏振分光棱鏡的光束為泵浦激光束；

所述探測激光束的產生裝置包括位于第三偏振分光棱鏡的反射光路上的第一反射鏡，和位于第一反射鏡的反射光路上的第二反射鏡，第二反射鏡反射的光束為探測激光束。

上述的一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置，其特征在于：所述成像裝置包括CCD相機或CMOS相機。

上述的一種基于熱光效應獲得空心光束的裝置，其特征在于：所述醇類溶液包括甲醇溶液、乙醇溶液、丙醇溶液或丁醇溶液。

此外，本發明還提供一種采用上述的裝置獲得空心光束的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將泵浦激光束依次通過聚焦透鏡、第一半波片、第一偏振分光棱鏡后聚焦于裝有醇類溶液的比色皿中；

步驟二、將探測激光束依次經過第二半波片、第二偏振分光棱鏡、比色皿和第一偏振分光棱鏡后進入成像裝置；