[發(fā)明專利]一種產(chǎn)生高可控性離軸光學(xué)瓶的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110489728.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113406790B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧冬梅;莫振武;江駿杰;許丹琳;黃海琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B27/00
• 分類號(hào): G02B27/00;G02B27/09;G21K1/00
• 代理公司: 廣州容大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 潘素云

1.一種產(chǎn)生高可控性離軸光學(xué)瓶的方法，其特征在于，包括如下步驟：

使用計(jì)算機(jī)模擬平面波與圓皮爾斯高斯光束干涉，獲得相位全息圖，并將相位全息圖加載至反射式空間光調(diào)制器S1上；

根據(jù)光學(xué)參數(shù)，在計(jì)算機(jī)上繪制復(fù)合二階啁啾渦旋相位，并將其加載至透射式空間光調(diào)制器S2上；

用高斯光束照射反射式空間光調(diào)制器S1，使反射光通過(guò)空間濾波系統(tǒng)，并在空間濾波系統(tǒng)中選取正一級(jí)條紋，獲得圓皮爾斯高斯光束；

使圓皮爾斯高斯光束穿過(guò)透射式空間光調(diào)制器S2，獲得經(jīng)復(fù)合二階啁啾渦旋相位調(diào)制的圓皮爾斯高斯光束，使其在真空或無(wú)干擾的空氣中傳輸，即可在傳輸過(guò)程中形成多次較強(qiáng)的聚焦，從而形成離軸光學(xué)瓶。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生高可控性離軸光學(xué)瓶的方法，其特征在于，圓皮爾斯高斯光束的具體調(diào)制為：

圓皮爾斯高斯光束在初始平面的解析式為：

其中，定義為皮爾斯積分，x₀為含量綱縮放因子，w₀為高斯束寬；在計(jì)算機(jī)中模擬圓皮爾斯高斯光束與平面波進(jìn)行干涉，獲得相位全息圖，并將該相位全息圖加載至反射式空間光調(diào)制器S1上，用所述高斯光束進(jìn)行照射，經(jīng)空間濾波系統(tǒng)濾波后的出射光即為圓皮爾斯高斯光束。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生高可控性離軸光學(xué)瓶的方法，其特征在于，圓皮爾斯高斯光束經(jīng)復(fù)合二階啁啾渦旋相位調(diào)制具體為：

復(fù)合二階啁啾渦旋相位的解析表達(dá)式為：

其中，c_i為二階啁啾因子，l_i為渦旋階數(shù)，(x_i,y_i)為位移因子，N為二階啁啾渦旋相位數(shù)量，且(x_i,y_i)滿足條件：x_i＝c₁x₁/c_i,y_i＝c₁y₁/c_i；則圓皮爾斯高斯光束透過(guò)透射式空間光調(diào)制器S2后的解析表達(dá)式為：x₀為含量綱縮放因子，w₀為高斯束寬；在數(shù)學(xué)中，經(jīng)復(fù)合二階啁啾渦旋相位調(diào)制的圓皮爾斯高斯光束在自由空間的傳播特性可由以柱坐標(biāo)形式表示的傍軸波動(dòng)方程表達(dá)：

為波數(shù)，λ為波長(zhǎng)；在計(jì)算機(jī)上繪制復(fù)合二階啁啾渦旋相位，并將其加載至透射式空間光調(diào)制器S2上，并使圓皮爾斯高斯光束入射，出射光即為經(jīng)復(fù)合二階啁啾渦旋相位調(diào)制的圓皮爾斯高斯光束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生高可控性離軸光學(xué)瓶的方法，其特征在于，通過(guò)調(diào)節(jié)初始光場(chǎng)的參數(shù)和改變透射式空間光調(diào)制器S2上的復(fù)合二階啁啾渦旋相位，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)離軸光學(xué)瓶的位置、形狀及數(shù)量的連續(xù)調(diào)控：

渦旋因子l_i：調(diào)節(jié)各個(gè)光學(xué)瓶瓶口或瓶底的大小，l_i越大，則產(chǎn)生的光學(xué)瓶的瓶口越寬；

啁啾位移因子(x_i,y_i)：調(diào)節(jié)離軸光束偏離光軸的程度，從而控制離軸光學(xué)瓶在空間中的位置；若(x_i,y_i)＝(0,0)，則光學(xué)瓶在光軸上生成，為沿軸光學(xué)瓶；

二階啁啾因子c_i：調(diào)節(jié)離軸光學(xué)瓶的瓶口和瓶底與初始平面的距離，及各個(gè)離軸光學(xué)瓶的長(zhǎng)度；

二階啁啾渦旋相位數(shù)量N：調(diào)節(jié)離軸光學(xué)瓶的數(shù)量，當(dāng)存在N個(gè)啁啾相位因子，則可以產(chǎn)生N-1個(gè)光學(xué)瓶。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生高可控性離軸光學(xué)瓶的方法，其特征在于，所述空間濾波系統(tǒng)包括透鏡L1、光闌和透鏡L2；其中輸入光場(chǎng)經(jīng)過(guò)透鏡L1進(jìn)行傅里葉變換得到頻譜面，光闌用于選取頻譜面中的正一級(jí)干涉條紋，再經(jīng)過(guò)透鏡L2進(jìn)行逆傅里葉變換，得到輸出光場(chǎng)，即圓皮爾斯高斯光束。