[發(fā)明專利]聚焦渦旋光發(fā)生器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010145777.2
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN113359308A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王義平;余建;白志勇;廖常銳;劉朝
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

1.一種聚焦渦旋光發(fā)生器，其特征在于，包括：單模光纖、多模光纖和復(fù)合型螺旋相位片，所述多模光纖的輸入端與所述單模光纖對接耦合，所述多模光纖的輸出端與所述復(fù)合型螺旋相位片對接耦合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦渦旋光發(fā)生器，其特征在于，所述多模光纖為漸變折射率光纖，所述漸變折射率光纖的長度為節(jié)距的(2N+1)/4倍，其中N為自然數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦渦旋光發(fā)生器，其特征在于，所述復(fù)合型螺旋相位片的透過率函數(shù)滿足如下關(guān)系：

其中p為拓?fù)浜蓴?shù)，λ為被調(diào)制激光的波長，f為所述復(fù)合型螺旋相位片的設(shè)計(jì)焦距，(r，)為極坐標(biāo)，r為極徑，為極角，i為虛數(shù)單位，D為大于零的常數(shù)，circ(r/R)為圓域函數(shù)，R為復(fù)合型螺旋相位片的半徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦渦旋光發(fā)生器，其特征在于，所述復(fù)合型螺旋相位片的極坐標(biāo)上厚度分布h滿足如下關(guān)系：

其中，

其中，λ為被調(diào)制激光的波長，n₁為固化后所述光敏膠的折射率，n₂為所述復(fù)合型螺旋相位片周圍介質(zhì)的折射率，p為拓?fù)浜蓴?shù)，f為所述復(fù)合型螺旋相位片的設(shè)計(jì)焦距，(r，)為極坐標(biāo)，r為極徑，為極角，i為虛數(shù)單位，D為大于零的常數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚焦渦旋光發(fā)生器，其特征在于，所述復(fù)合型螺旋相位片分布有槽體結(jié)構(gòu)，所述槽體結(jié)構(gòu)的槽深h₀滿足如下關(guān)系：

其中，λ為被調(diào)制激光的波長，n₁為所述復(fù)合型螺旋相位片的折射率，n₂為所述復(fù)合型螺旋相位片周圍介質(zhì)的折射率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦渦旋光發(fā)生器，其特征在于，所述復(fù)合型螺旋相位片的直徑大于所述多模光纖的有效通光直徑，且小于所述多模光纖的外徑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦渦旋光發(fā)生器，其特征在于，所述聚焦渦旋光發(fā)生器還包括匹配層，所述匹配層設(shè)置于所述多模光纖與所述復(fù)合型螺旋相位片之間，使所述復(fù)合型螺旋相位片牢固的粘附在所述多模光纖上。

8.一種聚焦渦旋光發(fā)生器的制備方法，其特征在于，包括:

提供單模光纖和多模光纖；

獲取復(fù)合型螺旋相位片的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

熔接所述單模光纖的輸出端和所述多模光纖的輸入端；

依據(jù)所述復(fù)合型螺旋相位片的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在所述多模光纖的輸出端制備所述復(fù)合型螺旋相位片。

9.根據(jù)如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，制備所述復(fù)合型螺旋相位片的方法包括：提供光敏膠；固定所述多模光纖，并使所述多模光纖的輸出端接觸所述光敏膠；使用激光固化所述光敏膠，固化后的所述光敏膠形成所述復(fù)合型螺旋相位片的結(jié)構(gòu)；去除殘余的光敏膠。

10.根據(jù)如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述去除殘余的光敏膠的方法包括：將所述多模光纖的輸出端浸入丙二醇甲醚乙酸酯中以除去未曝光的所述光敏膠；將經(jīng)丙二醇甲醚乙酸酯處理過的所述多模光纖的輸出端放入異丙醇溶液中處理，以洗去丙二醇甲醚乙酸酯；用氮?dú)獯蹈伤龆嗄９饫w的輸出端。

11.根據(jù)如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述獲取復(fù)合型螺旋相位片的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的方法包括：獲取所述聚焦渦旋光發(fā)生器所應(yīng)用的光波波長，所需要的焦距，以及所述多模光纖的有效通光直徑；依據(jù)所述波長和焦距計(jì)算得到所述復(fù)合型螺旋相位片的相位函數(shù)；依據(jù)所述相位函數(shù)得到所述復(fù)合型螺旋相位片的極坐標(biāo)上厚度分布數(shù)據(jù)，以及依據(jù)所述有效通光直徑得到所述復(fù)合型螺旋相位片的邊界直徑。

12.根據(jù)如權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述獲取復(fù)合型螺旋相位片的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的方法還包括：對所述復(fù)合型螺旋相位片的極坐標(biāo)上連續(xù)的厚度分布數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理。

13.根據(jù)如權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述復(fù)合型螺旋相位片的極坐標(biāo)上厚度分布h滿足如下關(guān)系：

其中，

其中，λ為被調(diào)制激光的波長，n₁為固化后所述光敏膠的折射率，n₂為所述復(fù)合型螺旋相位片周圍介質(zhì)的折射率，p為拓?fù)浜蓴?shù)，f為所述復(fù)合型螺旋相位片的設(shè)計(jì)焦距，(r，)為極坐標(biāo)，r為極徑，為極角，i為虛數(shù)單位，其中D為大于零的常數(shù)。