[發明專利]一種基于液晶幾何相位調制的激光陣列光源

有效

• 申請號: 202010562655.3
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111668693B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 付時堯;高春清
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;G02B5/18;G02B5/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可將基模高斯光束轉化為高維激光光束陣列的幾何相位陣列光柵，其特征在于：

(1)主要包括三部分，即襯底、液晶層和覆蓋層，其中襯底用于承載液晶分子，液晶層用于引入幾何相位調制，覆蓋層用于固化液晶并起保護作用；

(2)在襯底上排列有許多液晶室，每一個液晶室中所承載的液晶分子具有相同的主軸方向排布，每一個液晶室的厚度d滿足：2π(n_eff-n_o)d/λ＝π，其中，n_eff為液晶分子的有效異常折射率，n_o為液晶分子的尋常折射率，此時每一個液晶室相當于一半波片；

(3)通過激光直寫技術控制襯底基片上不同液晶室內液晶分子的主軸排布方向α(x,y)，以此引入幾何相位調制；

(4)引入的幾何相位分布為0-π二值化，使得其對入射基模高斯光束的偏振態不敏感，即無需采用特定偏振態的基模高斯光束入射即可生成激光陣列；

(5)引入的幾何相位分布依照目標光場特征(如維度等)進行設計，而后經過優化算法優化得到，對于生成不同維度的激光陣列，光柵的相位分布不同，但仍為0-π二值化。

2.一種基于液晶幾何相位調制的激光陣列光源，具備半導體激光模塊、單模光纖、光纖轉接板、透鏡、幾何相位陣列光柵和金屬套筒，其中：

所述半導體激光模塊用于產生基模高斯光束；

所述單模光纖的一端與半導體激光模塊的輸出端相連，用于傳輸半導體激光模塊所產生的激光；

所述光纖轉接板與單模光纖的另一端相連，用于將單模光纖中的基模高斯光束耦合到自由空間中；

所述透鏡置于光纖轉接板后方的激光光路中，用于將基模高斯光束準直；

所述幾何相位陣列光柵置于透鏡后方的激光光路中，用于將基模高斯光束衍射為多個激光束，并分別以不同的衍射角度射出，以生成激光陣列；

所述金屬套筒用于依次固定光纖轉接板、透鏡和幾何相位陣列光柵，以使這些器件穩定固定且同光軸，滿足多種不同工程場景的應用需求。