一種完美拉蓋爾-高斯光束的產(chǎn)生方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種完美拉蓋爾-高斯光束的產(chǎn)生方法及其裝置。對高斯光束進(jìn)行擴(kuò)束后，再經(jīng)加載計算全息片的空間光調(diào)制器進(jìn)行光場調(diào)控，截取由空間光調(diào)制器出射的第一級衍射光束，得到空心高斯光束；經(jīng)螺旋相位板進(jìn)行相位調(diào)制，得到攜帶軌道角動量的空心光束；再經(jīng)凸透鏡聚焦，得到完美拉蓋爾-高斯光束。本發(fā)明利用攜帶軌道角動量的空心光束產(chǎn)生完美拉蓋爾-高斯光束，方法簡單，可靠；裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整，穩(wěn)定性好；所產(chǎn)生的光束可應(yīng)用于粒子捕獲、自由空間光通信、光束傳輸特性研究等領(lǐng)域。
【專利說明】一種完美拉蓋爾-高斯光束的產(chǎn)生方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種完美拉蓋爾-高斯光束(ElegantLaguerre-Gaussian beams)的產(chǎn)生方法及其裝置,所產(chǎn)生的光束可應(yīng)用于粒子捕獲、自由空間光通信、光束傳輸特性研究等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]拉蓋爾-高斯光束具有螺旋相位結(jié)構(gòu)，在數(shù)學(xué)表達(dá)式上，具體表現(xiàn)為其相位因子具有與旋轉(zhuǎn)方位角伊成正比的一項，其中i是虛數(shù)單位(即-1的開根)，in通常為
整數(shù)，也稱為拓?fù)浜蓴?shù)，它對應(yīng)著一個光學(xué)波長內(nèi)相位旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。光束圍繞相位奇點(diǎn)呈現(xiàn)出螺旋型波前特性，理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，這類光束中的每個光子都具有確定的軌道角動量—(Α = Α/2π，Α為普朗克常量，TT是圓周率)。其特殊的位相結(jié)構(gòu)使其中心光強(qiáng)由
于干涉相消而為零，從而使得光強(qiáng)中心呈現(xiàn)為空心狀態(tài)。
[0003]在柱坐標(biāo)系下，拉蓋爾-高斯光束在光源面上的電場分布為:
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)生完美拉蓋爾-高斯光束的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)對高斯光束進(jìn)行擴(kuò)束后，再經(jīng)加載計算全息片的空間光調(diào)制器進(jìn)行光場調(diào)控，截取由空間光調(diào)制器出射的第一級衍射光束，得到空心高斯光束； (2)將空心高斯光束經(jīng)螺旋相位板進(jìn)行相位調(diào)制，得到攜帶軌道角動量的空心光束； (3)將攜帶軌道角動量的空心光束經(jīng)凸透鏡聚焦，得到完美拉蓋爾-高斯光束。
2.—種產(chǎn)生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:功率可調(diào)的半導(dǎo)體泵浦固體激光器(I)發(fā)出的高斯光束，依次經(jīng)光束強(qiáng)度調(diào)節(jié)衰減片(2)和擴(kuò)束器后，再通過空間光調(diào)制器(6)，對擴(kuò)束后的高斯光束進(jìn)行光場調(diào)控，所述的空間光調(diào)制器(6)的液晶顯示屏上，由計算機(jī)(11)通過軟件加載用于進(jìn)行光場調(diào)控的計算全息片；調(diào)控后的光束通過圓孔光闌(7)，再經(jīng)過螺旋相位板(8)和聚焦凸透鏡(9)，輸出完美拉蓋爾-高斯光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種產(chǎn)生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:光束強(qiáng)度調(diào)節(jié)衰減片(2)為圓形漸變密度濾光片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種產(chǎn)生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:所述的擴(kuò)束器為兩塊凸透鏡(4和5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種產(chǎn)生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:在光束強(qiáng)度調(diào)節(jié)器(2 )和擴(kuò)束器之間，設(shè)置平面反射鏡(3 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種產(chǎn)生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:所述的空間光調(diào)制器為透射式空間光調(diào)制器。
【文檔編號】G02B27/09GK103941405SQ201410144674
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】趙承良, 董元, 趙陳晨, 蔡陽健 申請人:蘇州大學(xué)