[發明專利]動態光場有效空間相干分布的測量方法及測量系統

有效

• 申請號: 202010450757.6
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111537088B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 陳亞紅;王飛;蔡陽健
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G01J1/42
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

本發明公開了一種動態光場有效空間相干分布的測量方法及測量系統，包括以下步驟：在待測動態光場的一側依次設置傅里葉變換透鏡和光探測器，所述傅里葉變換透鏡的焦距為f,所述傅里葉變換透鏡與待測光場的光源距離為f，所述傅里葉變換透鏡與光探測器的距離為f；所述光探測器采集待測動態光場經過傅里葉變換透鏡聚焦后的焦點處的光譜密度分布；使用光探測器測試獲得動態光場在光源處的光強分布；計算獲得待測動態光場的相干分布。其可以測量具有任意統計特性的動態光場的有效相干分布，步驟簡單，測量速度快，成本低。

技術領域

本發明涉及光電技術領域，具體涉及一種動態光場有效空間相干分布的測量方法及測量系統。

背景技術

由于受激輻射過程中的量子隨機效應等不可避免的物理現象，自然界中所有光場，包括實驗室中的人造光場，它們都是動態隨機漲落的。研究動態隨機漲落光場的隨機性，本質上是研究這些動態光場的時空統計相干特性。動態光場空間相干分布是指光場橫截面上任意兩點之間的交叉譜密度函數的分布，以往人們研究的動態光場橫截面上任意兩點之間的交叉譜密度函數滿足高斯分布，這種光場也被稱為具有高斯空間相干分布的動態光場。

近年來，研究人員發現動態光場的空間相干分布并不僅僅局限于高斯分布，2007年，意大利科學家F.Gori等人研究了構建具有任意空間相干分布動態光場的可能性。之后，研究人員在試圖構建不同分布的空間相干分布的過程中發現，通過構建光場空間相干分布可以方便有效的實現光場調控，實現一些奇特的傳輸特性。比如：2011年，Lajunen等人構建了一種具有非均勻空間相干分布的動態光場，這種光場在傳輸過程中表現出自聚焦特性。2014年，陳亞紅等人提出了一種具有特殊空間相干分布分布的部分相干矢量動態光場，這種光場能夠有效的調控光場的偏振態分布，比如產生徑向偏振，角向偏振的光場。之后，陳亞紅等人通過調控動態光場的空間相干分布產生了一種自分裂光場，這種光場在多粒子俘獲與操控中具有重要的應用前景。

實際上，在上述光場空間相干分布實現光場調控的具體實例中，起到決定性作用的是光場的有效空間相干分布，光場的有效空間相干分布取決于實際光斑大小，光斑越大光場有效空間相干分布越廣，光斑越小光場的有效空間相干分布越窄。因此，如何測量動態光場的有效相干分布顯得尤為重要。

由于動態光場有效空間相干分布在光場調控中起到的重要作用，使得對動態光場有效空間相干分布的測量成了本研究領域的重點與難點問題。

到目前為止，實現測量光場有效空間相干分布的方法主要有三種：

第一、文獻(F.Wang and Y.Cai,Experimental observation of fractionalFourier transform for a partially coherent optical beam with Gaussianstatistics,J.Opt.Soc.Am.A 24,1937-1944(2007))中提到的通過兩個單光子探測器在動態光場光源處的橫截面上逐點掃描測量兩點之間的光強四階關聯函數恢復出動態光場的有效空間相干分布，該方法中的逐點掃描法非常耗時，并且這種方法只能用于測量出有效空間相干分布的一維分布，不能測量有效空間相干分布的二維結構。