[發明專利]一種線性約束的激光橫向高階模式分束單元及系統

有效

• 申請號: 202110476384.4
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113448105B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 賈俊亮;張沛;童童;瞿睿
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02F1/13363
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種線性約束的激光橫向高階模式分束單元，其特征在于，包括光線分束器(1)、反射鏡(2)、兩個柱聚焦透鏡(4)、兩個波片(5)、偏振分束器(6)和空間光調制器(7)；

光線依次穿過其中一個波片(5)、其中一個柱聚焦透鏡(4)和光線分束器(1)，從光線分束器(1)射出后經過空間光調制器(7)回到光線分束器(1)，再從光線分束器(1)至反射鏡(2)反射至空間光調制器(7)上，再回到反射鏡(2)上反射依次經過另一個柱聚焦透鏡(4)、光線分束器(1)、另一個波片(5)和偏振分束器(6)，從偏振分束器(6)中分成兩束射出；

空間光調制器(7)接觸光線的電控相列型液晶面板上并排設置有兩片相位片，每片相位片橫向相位對應的灰度值為取整，f_xk和f_yk為聚焦相位片在兩個垂直于光線的方向上的焦距，λ為激光波長，兩片相位片的區域加載球面均為橢圓，光線經過空間光調制器(7)的兩次期間，分別通過兩片相位片的區域加載球面波前調制；

厄米-高斯模式的兩個模式參數n和m可以構成一個二維平面，稱為態平面；線性約束an+bm+c＝0限制了該平面內的一條直線，所有位于此直線上的模式稱為線性約束雙參數的高階模式；由于模式參數n,m取值為自然數，限制a0，b0，該約束通過a,b的取值仍可覆蓋整個態平面；同時，在實際分束單元中，常數c通過引入常數相位差補償，因此設置c＝0；

態平面內的直線an+bm＝0包含了一系列從原點(0,0)開始的雙指數模式，作為直接分束對象；除原點外，第i個點(n_i，m_i)具有特征其中第1個點的坐標n₁,m₁互質；根據第k級的分束條件式中k取值為正整數；將直線約束方程代入分束條件可得另設定條件可以得到對應附加相位成分G為古伊相移，x和y為兩個垂直于光線傳播的方向。

2.根據權利要求1所述的線性約束的激光橫向高階模式分束單元，其特征在于，波片(5)采用角度為45°的四分之一波片或角度為22.5°的半波片。

3.一種線性約束的激光橫向高階模式分束單元，其特征在于，包括干涉儀分束單元和相位附加元件(3)；

干涉儀分束單元包括若干個光線分束器(1)和若干個反射鏡(2)，入射光被光線分束器(1)分成兩束，經過反射鏡(2)反射，兩束光線從光線分束器(1)射出，相位附加元件(3)設置在接收入射光的光線分束器(1)和與其相鄰的其中一個反射鏡(2)之間；

相位附加元件(3)包括兩個相對設置的聚焦相位片，聚焦相位片包括一個圓弧面和平面，兩個聚焦相位片的圓弧面相背設置，平面相對設置，聚焦相位片采用各向同性材料制成；兩個聚焦相位片沿光線方向厚度分布為其中n_a為介質折射率，n₀為空氣折射率，L₀為常數以保證厚度數值為正，x和y為兩個垂直于光線傳播的方向，f_xk和f_yk為聚焦相位片在兩個垂直于光線的方向上的焦距；

厄米-高斯模式的兩個模式參數n和m可以構成一個二維平面，稱為態平面；線性約束an+bm+c＝0限制了該平面內的一條直線，所有位于此直線上的模式稱為線性約束雙參數的高階模式；由于模式參數n,m取值為自然數，限制a0，b0，該約束通過a,b的取值仍可覆蓋整個態平面；同時，在實際分束單元中，常數c通過引入常數相位差補償，因此設置c＝0；

態平面內的直線an+bm＝0包含了一系列從原點(0,0)開始的雙指數模式，作為直接分束對象；除原點外，第i個點(n_i，m_i)具有特征其中第1個點的坐標n₁,m₁互質；根據第k級的分束條件式中k取值為正整數；將直線約束方程代入分束條件可得另設定條件可以得到對應附加相位成分G為古伊相移。

4.根據權利要求3所述的線性約束的激光橫向高階模式分束單元，其特征在于，干涉儀分束單元采用MZ干涉儀分束單元。

5.根據權利要求3所述的線性約束的激光橫向高階模式分束單元，其特征在于，干涉儀分束單元采用Sagnac干涉儀分束單元。