[發明專利]環形艾里渦旋光束產生方法及系統

有效

• 申請號: 201811318211.4
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN111158156B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 錢義先;賴松陶
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 舒丁

本申請涉及一種環形艾里渦旋光束產生方法及系統。所述方法包括：激光器生成高斯光束；空間光調制器對所述高斯光束進行相位調制，所述空間光調制器的相位調制圖案是由模擬得到的環形艾里渦旋光束與平面波進行干涉產生的；傅里葉變換透鏡對相位調制后的高斯光束進行傅里葉變換，得到環形艾里渦旋光束。上述環形艾里渦旋光束產生方法及系統，通過在空間光調制器上產生相位調制圖案，使用相位調制圖案對高斯光束進行相位調制，從而得到環形艾里渦旋光束。環形艾里渦旋光束帶有光學渦旋軌道角動量，可以將光子攜帶的動能傳遞給微粒，從而實現旋轉操縱微粒的功能，而且，該光場分布形式能應用于捕獲微粒的折射率小于周圍介質的情況。

技術領域

本申請涉及光學技術及光場調控領域，特別是涉及一種環形艾里渦旋光束 產生方法及系統。

背景技術

近年來，艾里光束引起研究人員廣泛關注。它打破了人們對光在平直時空 中沿直線傳播的固有認識，即該光束能在無外場的情況下在自由空間沿彎曲軌 跡傳輸。艾里光束是最早發現的自加速光束，具有無衍射、自愈、自加速(自彎 曲)等奇異特性，使得其在眾多領域有著獨特的應用價值和前景，如微粒操縱、 時空光子彈、自會聚光束、彎曲等離子體、超分辨成像等領域。譬如在軍事領 域，可形成無衍射無損耗的光子彈沿彎曲軌跡打擊掩體后面的目標；在生物醫 學領域，可以形成光束“鑷子”繞過障礙物將細胞體或藥物粒子等輸送到指定 區域。因此，操縱光波按預定的軌跡傳輸具有極大的應用價值，是科學家一直 的追求夢想。

光鑷是采用以芯片為基礎的光子共振捕獲技術的光阱，能對納米至微米級 的粒子進行操縱和捕獲，然而，目前的艾里光束在應用于光鑷時，并不適用于 捕獲粒子的折射率小于周圍介質的情況，而且也無法實現旋轉操縱微粒的功能。

發明內容

基于此，有必要針對目前的艾里光束在應用于光鑷時，并不適用于捕獲粒 子的折射率小于周圍介質的情況，而且也無法實現旋轉操縱微粒的功能的問題， 提供一種環形艾里渦旋光束產生方法及系統。

一種環形艾里渦旋光束產生方法，所述方法包括：

激光器生成高斯光束；

空間光調制器對所述高斯光束進行相位調制，所述空間光調制器的相位調 制圖案是由模擬得到的環形艾里渦旋光束與平面波進行干涉產生的；

傅里葉變換透鏡對相位調制后的高斯光束進行傅里葉變換，得到環形艾里 渦旋光束。

在其中一個實施例中，所述環形艾里渦旋光束的渦旋對陣列中每個渦旋對 的旋向一致時，會在焦平面上產生空心的聚焦光環。

在其中一個實施例中，所述環形艾里渦旋光束的渦旋對陣列中每個渦旋對 的旋向相反時，會在焦平面上產生實心的聚焦光斑點。

在其中一個實施例中，所述環形艾里渦旋光束是由多個艾里光束按環形陣 列均勻排列形成的。

在其中一個實施例中，所述環形艾里渦旋光束通過增加渦旋對陣列的數目， 可以提高在焦平面的光強和自聚焦能力。

在其中一個實施例中，所述環形艾里渦旋光束通過增加艾里光束的環形陣 列的數目，可以提高在焦平面的自聚焦能力。

一種環形艾里渦旋光束產生系統，所述系統包括：

激光器，用于生成高斯光束；

空間光調制器，用于對所述高斯光束進行相位調制，所述空間光調制器的 相位調制圖案是由模擬得到的環形艾里渦旋光束與平面波進行干涉產生的；

傅里葉變換透鏡，用于對相位調制后的高斯光束進行傅里葉變換，得到環 形艾里渦旋光束。

在其中一個實施例中，所述環形艾里渦旋光束產生系統還包括準直擴束鏡， 所述準直擴束鏡位于所述激光器和空間光調制器之間，用于對高斯光束進行準 直和擴束。