[發(fā)明專利]一種人工微結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法及包含該人工微結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010182208.5
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111221119B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉磊鑫;劉文瑋;王飛;趙承良;陳樹琪;蔡陽健
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: G02B26/06
• 分類號: G02B26/06;B82Y20/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 張榮

1.一種人工微結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10、根據(jù)待生成部分相干光的相干性確定其在對應(yīng)人工微結(jié)構(gòu)區(qū)域各元胞位置處的相位；

S20、計(jì)算各元胞位置處所排布納米元胞的旋轉(zhuǎn)角度；

S30、將具有不同的旋轉(zhuǎn)角度的納米元胞在對應(yīng)的元胞位置處進(jìn)行排布，構(gòu)建用于實(shí)現(xiàn)光束相干性調(diào)控的人工微結(jié)構(gòu)；

步驟S10，具體包括：

根據(jù)部分相干光的產(chǎn)生條件可知，待生成部分相干光對應(yīng)的隨機(jī)相位的范圍決定了其相干性的大小，其中，由特定相位分布的人工微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的部分相干光的相干度為：

其中，μ(r₁,r₂)為所述待生成部分相干光的相干度，為所述待生成部分相干光所對應(yīng)的人工微結(jié)構(gòu)區(qū)域各元胞位置處的相位分布，“”代表時(shí)間平均；

步驟S20，具體包括：

根據(jù)相位關(guān)系公式和所述待生成部分相干光在各元胞位置處的相位分別計(jì)算各元胞位置處所排布納米元胞的旋轉(zhuǎn)角度。

2.如權(quán)利要求1所述的人工微結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟S10中人工微結(jié)構(gòu)的相位分布公式為：

其中，為所述待生成部分相干光在其不同元胞位置處的相位，a為調(diào)節(jié)人工微結(jié)構(gòu)不同區(qū)域產(chǎn)生的部分相干光的相干性的大小參數(shù)，rand為隨機(jī)函數(shù)，代表人工微結(jié)構(gòu)各個(gè)元胞處對應(yīng)的相位為固定區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)相位。

3.如權(quán)利要求2所述的人工微結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法及包含該人工微結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述相位關(guān)系公式為：

其中，為所述調(diào)控光束相干性人工微結(jié)構(gòu)在第i個(gè)元胞位置處的相位，θ_i為第i個(gè)元胞位置處所排布納米元胞的旋轉(zhuǎn)角度。

4.如權(quán)利要求1所述的人工微結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟S30中構(gòu)建的人工微結(jié)構(gòu)為納米元胞排列組成的陣列結(jié)構(gòu)。

5.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包含如權(quán)利要求1-4任一方法所構(gòu)建的人工微結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)還包括激光器、擴(kuò)束鏡、聚焦透鏡、物鏡、電荷耦合元件、位移機(jī)構(gòu)、第二計(jì)算機(jī)，所述位移機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述人工微結(jié)構(gòu)位移，所述第二計(jì)算機(jī)用于控制所述電荷耦合元件采集并記錄產(chǎn)生的部分相干光束；

所述激光器產(chǎn)生的光束經(jīng)過所述擴(kuò)束鏡擴(kuò)束，擴(kuò)束后的激光束經(jīng)所述聚焦透鏡聚焦，接著入射到所述人工微結(jié)構(gòu)表面并透射，然后經(jīng)所述物鏡將光束放大后由所述電荷耦合元件采集記錄。

6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述位移機(jī)構(gòu)包括第一計(jì)算機(jī)和電動(dòng)位移臺，所述電動(dòng)位移臺用于承載所述人工微結(jié)構(gòu)，所述第一計(jì)算機(jī)用于控制所述電動(dòng)位移臺移動(dòng)。

7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一計(jì)算機(jī)控制所述電動(dòng)位移臺以預(yù)定的頻率沿人工微結(jié)構(gòu)同一種相位分布的方向移動(dòng)，使得對入射光束賦予的隨機(jī)相位是隨時(shí)間變化的，進(jìn)而產(chǎn)生平滑均勻的部分相干光束。

8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)構(gòu)建的人工微結(jié)構(gòu)是由多個(gè)多個(gè)圓環(huán)組成時(shí)，所述電動(dòng)位移臺驅(qū)動(dòng)所述人工微結(jié)構(gòu)沿圓環(huán)方向移動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生平滑均勻的部分相干光束。