[發明專利]部分空間部分時間相干脈沖光源的時空自分裂產生方法

有效

• 申請號: 202110248013.0
• 申請日: 2021-03-06
• 公開（公告）號: CN113238383B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 丁超亮;井晨睿;亓協興;賈紅;王海霞;趙志國;潘留占
• 申請（專利權）人: 洛陽師范學院
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 杭州高盟專利代理事務所(普通合伙) 33402
• 代理人: 單燕君

本發明涉及脈沖光源技術領域，特別涉及一種部分空間部分時間相干脈沖光源的時空自分裂產生方法。所述方法包括：在空間域和時間域構建部分空間部分時間相干脈沖光源的互相干函數；將該互相干函數代入廣義惠更斯?菲涅爾衍射積分公式；利用上述公式，得到部分空間部分時間相干脈沖光源在空間任意位置z處的互相干函數的表達式；兩個空間點和兩個時刻點重疊得到部分空間部分時間相干脈沖光源的時空強度表達式；部分空間部分時間相干脈沖光源的時空強度在色散介質中傳輸出現時空自分裂現象。通過該方法對部分空間部分時間相干脈沖光源的空間相干結構和時間相干結構分別進行調控，可以獲得該脈沖光束在傳輸中的自分裂現象。

技術領域

本發明涉及脈沖光源技術領域，特別涉及一種部分空間部分時間相干脈沖光源的時空 自分裂產生方法。

背景技術

眾所周知，激光因具有方向性好、單色性好、相干性高和亮度高等特性在工業、農業、 醫療、國防等多個領域有廣泛應用。隨著對激光認識的逐漸深入，人們發現激光的高相干性 會限制激光的應用。例如，高相干性的激光在成像時容易帶來噪聲、在激光核聚變時容易出 現散斑效、在大氣傳輸中很容易出現強度閃爍、在光通信中誤碼率偏高。

一般情況下，人們將單模激光器產生的光源稱為完全相干光，將太陽光、白熾燈等認 為是完全非相干光。嚴格來講，實際存在的光都有一定的頻譜寬度，且光的振幅有一定的隨 機漲落現象，這導致理想的完全相干光和完全非相干光都是不存在的。人們常見的光源都是 嚴格意義上的部分相干光，它的“部分”程度采用相干性大小來表征，并且其相干性包含空 間相干性和時間相干性；前者表示在空間中某一時刻、不同空間點處電場之間的關聯程度， 后者表示在某一空間點、兩個不同時刻電場的關聯程度。近來的研究表明，相干性不同的光 源可以產生相同的遠場強度分布，因此，在一些領域人們用部分相干激光代替完全相干激光。

在空間域，人們采用空間相干分布是高斯函數的高斯謝爾模型來表征部分相干激光源， 近來的研究發現，利用空間相干結構調控技術，即構建一些更為復雜的空間關聯函數，這些 部分相干激光源在傳輸過程中出現了一些奇異的特性，如產生光學囚籠、遠場平頂、自聚焦、 自加速、自旋轉等，這些特性在光通信、光捕獲、成像等領域有廣泛應用。然而，這些光源 都是穩態連續激光。近年來，隨著超短脈沖技術在超快激光加工、醫療診斷、超分辨成像、 超高速光通信等方面的廣泛應用需求，人們將研究重點逐漸轉移至超短脈沖激光領域。

在時間域，人們用時間相干分布是高斯函數的高斯謝爾模型脈沖光來表征部分時間相 干脈沖光源。近來的研究發現，利用時間相干結構調控技術，構建非均勻時間關聯結構可以 讓脈沖光源在傳輸中出現自聚焦現象，構建余弦高斯相干結構可以讓脈沖光源在傳輸中出現 自分裂現象。

但是，現有技術都是單獨對空間相干結構或時間相干結構進行調控，這種方式存在諸 多缺陷。例如，在水下激光切割中，將穩態的高斯謝爾模型激光作為工作光源，經常面臨切 割材料單一、切割效率低、激光光斑大小、強度難以控制等問題；在時間相干結構調控技術 中，無法對脈沖光源的空間相干性進行調控等。

針對上述技術問題，有必要提出將空間相干結構調控和時間相干結構調控結合起來的 技術，以解決現有的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種部分空間部分時間相干脈沖光源的時空自分裂產生方法， 將空間相干結構調控和時間相干結構調控技術結合起來，通過該方法以解決目前的單獨對空 間相干結構或時間相干結構進行調控時，所存在的問題。

具體的，本發明采用以下技術方案進行：

一種部分空間部分時間相干脈沖光源的時空自分裂產生方法，所述方法包括：

在空間域和時間域構建部分空間部分時間相干脈沖光源的互相干函數；

將該互相干函數代入廣義惠更斯-菲涅爾衍射積分公式；