基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器包括氦氖激光光源、超短脈沖光源、光學(xué)衰減片、光束形狀控制器、光斑大小控制器、平移臺、合束鏡、非線性液體介質(zhì)、分束鏡、光垃圾盒、精密探測器。與傳統(tǒng)方法相比，本方法光學(xué)轉(zhuǎn)換效率高、對比度高，能夠方便快捷的通過控制泵浦光把探測光調(diào)制成我們所需要的調(diào)制深度及空間強度分布的光束，調(diào)制后的光束具有良好的光學(xué)質(zhì)量，調(diào)制位置及深度靈活可調(diào)。
【專利說明】基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光調(diào)制器領(lǐng)域，具體是一種基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器。【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，空間光調(diào)制器在光學(xué)信息處理、顯示系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)存儲等方面應(yīng)用越來越廣泛?？臻g光調(diào)制器是一種能夠?qū)θ肷涔馐趶姸?、相位、極化進(jìn)行調(diào)制的器件，目前數(shù)字反射鏡器件(DMD)以及液晶光閥是目前使用比較廣泛的空間光調(diào)制器。由于原理的限制導(dǎo)致目前的空間光調(diào)制器具有光學(xué)效率低、對比度差等缺陷，本發(fā)明提出一種基于激光等離子體通道原理的高光學(xué)轉(zhuǎn)換效率、高對比度的空間光調(diào)制器。該空間光調(diào)制器可以通過控制泵浦光來間接對探測光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的光束具有良好的光學(xué)質(zhì)量，調(diào)制位置及深度靈活可調(diào)，光學(xué)轉(zhuǎn)換效率高、對比度高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，能夠方便快捷的可以把探測光調(diào)制成我們所需要的調(diào)制深度及空間強度分布的光束。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，包括氦氖激光光源、超短脈沖光源、光學(xué)衰減片、光束形狀控制器、光斑大小控制器、平移臺、合束鏡、非線性液體介質(zhì)、分束鏡、光垃圾盒、精密探測器。其特征在于，氦氖激光光源產(chǎn)生的激光作為探測光；超短脈沖光源產(chǎn)生的超短脈沖作為泵浦光，用作產(chǎn)生等離子體通道的光源，通過控制產(chǎn)生的等離子體通道來調(diào)控探測光的空間強度分布。探測光依次經(jīng)過合束鏡、非線性液體介質(zhì)、分束鏡、第二光學(xué)衰減片到達(dá)精密探測器。泵浦光依次經(jīng)過第一光學(xué)衰減片、光束形狀控制器、光斑大小控制器、平移臺、合束鏡、非線性液體介質(zhì)、分束鏡到達(dá)光垃圾盒。
[0005]所述氦氖激光光源采用氦氖激光器。
[0006]所述超短脈沖光源采用鈦寶石再生放大激光器。
[0007]所述光學(xué)衰減片為可調(diào)節(jié)金屬膜中性密度漸變?yōu)V光片。
[0008]所述光束形狀控制器采用可改變光束空間強度分布的形狀控制系統(tǒng)。
[0009]所述光斑大小控制器采用縮/擴束比可調(diào)節(jié)的縮束/擴束系統(tǒng)。
[0010]所述平移臺采用可改變光束三維位置的三維平移系統(tǒng)。
[0011]所述合束鏡采用對泵浦光全透射,對探測光45度全反射的二向色鏡。
[0012]所述非線性液體介質(zhì)為二硫化碳。
[0013]所述分束鏡采用對探測光全透射，對泵浦光45度全反射的二向色鏡。
[0014]所述光垃圾盒為雜散光收集器。
[0015]所述精密探測器為CO) Camera。
[0016]本發(fā)明的工作原理是:[0017]鈦寶石再生放大激光器發(fā)出的泵浦脈沖，在非線性液體介質(zhì)中傳輸時，隨著輸入功率的增大將會電離產(chǎn)生等離子體通道。由于泵浦光的空間強度分布為高斯分布，導(dǎo)致等離子體通道中電子密度分布服從高斯分布，且產(chǎn)生的等離子體通道的光軸上的電子密度最大。當(dāng)?shù)入x子體通道中局部位置的電子密度高于臨界電子密度時，探測光將不能從此區(qū)域通過；又由于等離子體通道中的折射率也服從高斯分布，類似于光束通過一個漸變折射率透鏡，探測光光斑中局部位置不能從等離子通道通過的部分光將偏轉(zhuǎn)向等離子體通道中電子密度低于臨界密度的區(qū)域通過，因此探測光光斑中不能通過等離子體通道的局部位置將出現(xiàn)黑斑。當(dāng)探測光和泵浦光共線射入非線性液體介質(zhì)中，隨著泵浦光功率的增大，由于產(chǎn)生的等離子體通道電子密度分布為高斯型，探測光光斑中心位置將出現(xiàn)圓形黑斑，探測光將被調(diào)制成一環(huán)形結(jié)構(gòu)。當(dāng)調(diào)節(jié)光束形狀控制器改變泵浦光的空間強度分布為特定的空間強度分布時，等離子體通道中電子密度分布也隨之改變，等離子體通道中探測光不能通過的區(qū)域也同時隨之改變，探測光中黑斑的分布及形狀也隨之發(fā)生變化，探測光將會被調(diào)制成所需要的空間強度分布；當(dāng)通過光斑大小控制器改變泵浦光的光斑大小時，等離子體通道的大小也隨之變化，黑斑的大小也將隨之改變，探測光被調(diào)制的范圍也將隨之發(fā)生改變；當(dāng)通過平移臺改變泵浦光的光路時，產(chǎn)生的等離子體通道的位置相對于探測光光斑的位置將會發(fā)生變化，黑斑的位置將會隨之變化，因此探測光被調(diào)制的位置將會發(fā)生變化；當(dāng)泵浦光的功率發(fā)生變化時，產(chǎn)生的等離子體通道的邊緣的電子密度將會發(fā)生變化，探測光被調(diào)制的深度也將隨之改變。因此通過此發(fā)明，可以把探測光調(diào)制成我們所需要的調(diào)制深度及空間強度分布的調(diào)制光束。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]其中:
[0020]1:氦氖激光光源；2:超短脈沖光源；3a_3b:光學(xué)衰減片；4:光束形狀控制器；5:光斑大小控制器；6平移臺；7:合束鏡；8:非線性液體介質(zhì)；9:分束鏡；10:光垃圾盒；11:精密探測器。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例和附圖，對本發(fā)明做具體說明。
[0022]如圖1所示，本實施例的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，包括氦氖激光光源1、超短脈沖光源2、光學(xué)衰減片3a-3b、光束形狀控制器4、光斑大小控制器5、平移臺
6、合束鏡7、非線性液體介質(zhì)8、分束鏡9、光垃圾盒10、精密探測器11。
[0023]上述各部分的功能分別說明如下:
[0024]氦氖激光光源1，產(chǎn)生的激光作為探測光；
[0025]超短脈沖光源2，產(chǎn)生的超短脈沖作為泵浦光，用作產(chǎn)生等離子體通道的光源，通過控制產(chǎn)生的等離子體通道來調(diào)控探測光的空間強度分布；
[0026]光學(xué)衰減片3a，用于調(diào)節(jié)入射到非線性液體介質(zhì)中的超短脈沖的功率；
[0027]光學(xué)衰減片3b，用于調(diào)節(jié)入射到精密探測器CCD中的功率，避免因功率過大損壞CCD ;[0028]光束形狀控制器4，用于改變?nèi)肷滹w秒激光的空間強度分布，以便改變產(chǎn)生的等離子體通道的形狀來間接調(diào)控探測光的空間強度分布；
[0029]光斑大小控制器5，用于改變泵浦光的光斑大小，以便改變產(chǎn)生的等離子體通道的大?。?br> [0030]平移臺6，用于改變泵浦光光路，以便改變產(chǎn)生的等離子體通道相對于探測光光斑的位置；
[0031]合束鏡7，用于光束的選擇性通過，本實施例選用對泵浦光全透射，對探測光45度全反射的二向色鏡；
[0032]非線性液體介質(zhì)8，用作產(chǎn)生激光等離子體通道的媒介，本實施例選用二硫化碳，是因為它有大的非線性和長的弛豫時間；
[0033]分束鏡9，用于光束的選擇性通過，本實施例選用對探測光全透射，對泵浦光45度全反射的二向色鏡，使探測光和泵浦光一起通過分束鏡后只有探測光進(jìn)入精密探測器；
[0034]光垃圾盒10，用于收集從分束鏡中反射出來的泵浦光；
[0035]精密探測器11，用于動態(tài)監(jiān)測探測光被調(diào)制后光斑圖，本實施例選用CCDCamera (Coherent 公司的 Laser Cam-HR? Beamview,其點陣為 1280X 1024,分辨率約為6.7 μ mX 6.7 μ m)；
[0036]本發(fā)明所采用的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器工作過程如下:
[0037]氦氖激光光源I為氦氖激光器，中心波長為632nm,作為探測光,用作信號光源。超短脈沖光源2為Coherent公司生產(chǎn)的商用鈦寶石再生放大激光系統(tǒng)(型號為LibraS)，輸出的最短脈沖寬度約lOOfs，帶寬約為12nm，重復(fù)頻率為1kHz，中心波長為800nm，作為泵浦光。泵浦光在非線性液體介質(zhì)中傳輸時，隨著輸入功率的增大，將電離產(chǎn)生等離子體通道，當(dāng)?shù)入x子體通道中局部位置的電子密度高于臨界電子密度時，探測光將不能從此區(qū)域通過，在精密探測器11中可以觀測到探測光的局部位置出現(xiàn)黑斑。調(diào)試泵浦光和探測光光路，使兩束光共線射入非線性液體介質(zhì)中，隨著泵浦光功率的增大，探測光光斑中心位置將出現(xiàn)圓形黑斑，探測光將被調(diào)制成一環(huán)形結(jié)構(gòu)；啟動光束形狀控制器4，改變泵浦光的空間強度分布，等離子體通道的形狀也隨之變化，探測光中不能通過的局部位置也將隨之變化，探測光將會被調(diào)制成所需要的空間強度分布；通過光斑大小控制器5改變泵浦光的光斑大小，等離子體通道的大小也隨之變化，探測光被調(diào)制的范圍將隨之發(fā)生改變；通過平移臺改變泵浦光的光路，使產(chǎn)生的等離子體通道的位置相對于探測光光斑的位置發(fā)生變化，探測光被調(diào)制的位置將會發(fā)生變化；通過改變泵浦光的功率可以改變探測光被調(diào)制的深度。
[0038]本發(fā)明提出了一種基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，與傳統(tǒng)方法相比，本方法光學(xué)轉(zhuǎn)換效率高、對比度高。可以通過控制泵浦光來間接對探測光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的光束具有良好的光學(xué)質(zhì)量，調(diào)制位置及深度靈活可調(diào)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，包括氦氖激光光源、超短脈沖光源、光學(xué)衰減片、光束形狀控制器、光斑大小控制器、平移臺、合束鏡、非線性液體介質(zhì)、分束鏡、光垃圾盒、精密探測器；其特征在于，氦氖激光光源產(chǎn)生的激光作為探測光；超短脈沖光源產(chǎn)生的超短脈沖作為泵浦光，用作產(chǎn)生等離子體通道的光源，通過控制產(chǎn)生的等離子體通道來調(diào)控探測光的空間強度分布；探測光依次經(jīng)過合束鏡、非線性液體介質(zhì)、分束鏡、第二光學(xué)衰減片到達(dá)精密探測器；泵浦光依次經(jīng)過第一光學(xué)衰減片、光束形狀控制器、光斑大小控制器、平移臺、合束鏡、非線性液體介質(zhì)、分束鏡到達(dá)光垃圾盒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述氦氖激光光源米用氦氖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述超短脈沖光源采用鈦寶石再生放大激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述光學(xué)衰減片為可調(diào)節(jié)金屬膜中性密度漸變?yōu)V光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述光束形狀控制器采用可改變光束空間強度分布的形狀控制系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述光斑大小控制器采用縮/擴束比可調(diào)節(jié)的縮束/擴束系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述平移臺采用可改變光束三維位置的三維平移系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述合束鏡采用對泵浦光全透射，對探測光45度全反射的二向色鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述分束鏡采用對探測光全透射，對泵浦光45度全反射的二向色鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光等離子體通道的空間光調(diào)制器，其特征在于，所述精密探測器為CCD Camera。
【文檔編號】G02F1/35GK103645593SQ201310749787
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】傅喜泉, 譚超 申請人:湖南大學(xué)