本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的方法及其裝置，特別涉及到的是光束的腔內(nèi)設(shè)計(jì)以及腔外調(diào)制，所得到的光束在光學(xué)捕獲、材料熱處理、高質(zhì)量無散斑成像、自由光通訊等方面有著重要的作用與前景。

背景技術(shù)：

激光光束具有高相干性、高準(zhǔn)直性、高強(qiáng)度性與單色性好等四大特性，因此，自從激光出現(xiàn)以來，備受研究者們的關(guān)注，并開展了深入、廣泛的研究。事實(shí)證明，激光在軍事、民用以及科研研究等領(lǐng)域發(fā)揮了極大的作用，如激光制導(dǎo)、激光測(cè)距、激光通信、強(qiáng)激光武器、激光信息存儲(chǔ)、激光美容、激光治療近視眼、激光切割、激光熱涂敷、激光防偽等等。這是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，也將推動(dòng)21世紀(jì)科技快速的發(fā)展。

對(duì)于激光的高相干性這一特點(diǎn)，研究者們發(fā)現(xiàn)，在某些時(shí)候反而限制了對(duì)它的應(yīng)用，因?yàn)橄喔尚栽礁?，越易引起干涉，從而?huì)出現(xiàn)雜散斑，這在高質(zhì)量成像等方面是一個(gè)比較棘手的問題。而研究者也發(fā)現(xiàn)激光光束在湍流介質(zhì)中傳輸，相干性越高，光束越容易引起畸變以及抖動(dòng)，這在信息傳輸?shù)确矫媸且粋€(gè)重要的障礙。對(duì)于光束，其相干性越低，則發(fā)散角越大，在同樣的區(qū)域會(huì)使光束越均勻。這在激光涂敷、材料熱處理等方面有著重要的作用，將推動(dòng)研究者關(guān)于部分相干光束的研究工作。

對(duì)于部分相干光束產(chǎn)生的方式大概包括兩種，一種是腔外，借助于高相干性的激光，通過動(dòng)態(tài)散射體，比如旋轉(zhuǎn)的毛玻璃，聲光調(diào)制晶體，從而降低相干性，實(shí)現(xiàn)部分相干光束輸出；還可以基于由擴(kuò)展光源發(fā)出的非相干光束，利用Van Cittert Zernike定理產(chǎn)生部分相干光束。還有一種是腔內(nèi)，通過對(duì)激光諧振腔進(jìn)行腔內(nèi)調(diào)制，輸出多模光束，從而實(shí)現(xiàn)部分相干光束；這是因?yàn)椴糠窒喔晒馐衫没ゲ幌喔傻募す獗菊髂５寞B加得到，比如對(duì)于腔鏡為圓形的，可利用多個(gè)不同階數(shù)拉蓋爾-高斯模的疊加產(chǎn)生。

在2007年和2009年，Gori團(tuán)隊(duì)提出構(gòu)建了部分相干光束（標(biāo)量以及矢量）真實(shí)關(guān)聯(lián)函數(shù)的充分條件。自此之后，大量具有特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布的部分相干光束得到了廣泛的研究，之所以稱之為特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束，是因?yàn)閰^(qū)分傳統(tǒng)空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布的部分相干光束，其關(guān)聯(lián)函數(shù)為高斯分布，經(jīng)典代表之一就是高斯謝爾模光束。特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束有：非均勻關(guān)聯(lián)部分相干光束、多模高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束、廣義多模高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束、矩形/圓形對(duì)稱余弦高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束、貝塞爾高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束、拉蓋爾-高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束、厄米-高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束等，這些光束的關(guān)聯(lián)分布都非高斯，正是因?yàn)檫@一特點(diǎn)，這些光束在傳輸過程中具有獨(dú)特的性質(zhì)，比如：非均勻關(guān)聯(lián)部分相干光束在傳輸過程中出現(xiàn)自聚焦特性；多高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束能在遠(yuǎn)場(chǎng)形成平頂分布；而對(duì)于廣義多模高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束不僅能在遠(yuǎn)場(chǎng)形成平頂分布，還可以形成圓環(huán)狀面包圈光強(qiáng)分布；矩形對(duì)稱余弦高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束在傳輸過程中具有自分裂，能在遠(yuǎn)程形成4個(gè)子光束陣列分布；圓對(duì)稱余弦高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束能在遠(yuǎn)場(chǎng)形成圓環(huán)狀面包圈光強(qiáng)分布；拉蓋爾高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束經(jīng)聚焦傳輸后，能在焦點(diǎn)附近產(chǎn)生三維可控光學(xué)囚籠；厄米-高斯關(guān)聯(lián)部分相干光束在傳輸過程中表現(xiàn)光束自分裂現(xiàn)象；而這些光束在微粒捕獲、材料熱處理、光通訊等方面具有重要的作用。所以我們可以通過對(duì)部分相干光束的關(guān)聯(lián)函數(shù)（相干度分布）進(jìn)行調(diào)制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光束性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，這將豐富光束的種類，對(duì)激光的發(fā)展、科技的進(jìn)步將起到墊腳石的作用。

長(zhǎng)期以來，研究者對(duì)光束的研究大部分局限于標(biāo)量領(lǐng)域，往往忽略了光束的偏振性，而現(xiàn)實(shí)中，光束的偏振具有重要的應(yīng)用，比如將橢圓偏振技術(shù)用于測(cè)量薄膜的厚度和介電性質(zhì)，該技術(shù)具有高靈敏、非破壞和非接觸等優(yōu)點(diǎn)，從而在科研、工業(yè)等領(lǐng)域不可或缺；在激光通訊應(yīng)用中，可利用激光光束的線偏振來實(shí)現(xiàn)；可定義一個(gè)偏振方向?yàn)?，在垂直偏振方向上為0，就能利用二進(jìn)制將信息通過光束偏振方向的方式加載在激光中，經(jīng)過傳輸后，可以通過線偏振片作為檢偏器來檢測(cè)偏振方向，從而實(shí)現(xiàn)解調(diào)過程。對(duì)于光束偏振的應(yīng)用還有很多，這就意味著矢量光束的產(chǎn)生以及應(yīng)用將會(huì)繼續(xù)成為熱門研究領(lǐng)域之一。

對(duì)于特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生，目前主要局限于腔外，一般產(chǎn)生裝置及過程為：通過matlab產(chǎn)生特定的相位片加載在空間光調(diào)制器上，從激光器出來的基模光束通過此空間光調(diào)制器，即可得到特定光強(qiáng)分布的光束，這是利用平面波與相位片進(jìn)行干涉而來，從空間光調(diào)制器傳來的光束具有很多衍射光斑，一般用光闌選取一階衍射光斑，讓其打在旋轉(zhuǎn)毛玻璃上，在毛玻璃之后有一薄透鏡，并且之間的距離為薄透鏡的焦距，這個(gè)薄透鏡起到兩個(gè)作用，第一是對(duì)光束的準(zhǔn)直，第二是起到傅里葉變換的效果。薄透鏡后將緊貼高斯振幅衰減片來對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行整形。從高斯振幅衰減片出來的光束即為特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束，其光強(qiáng)分布為高斯分布，其相干度分布為旋轉(zhuǎn)毛玻璃面上光強(qiáng)分布的傅里葉變換。這個(gè)就是實(shí)驗(yàn)室可產(chǎn)生特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的實(shí)驗(yàn)裝置。

由現(xiàn)有技術(shù)所提供的裝置可以發(fā)現(xiàn)：空間光調(diào)制器成本較高、閾值功率較低以及效率低（衍射光斑較多），因此，對(duì)產(chǎn)生高功率以及高效率的特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束必然造成很大的障礙；毛玻璃由電動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，存在機(jī)械的抖動(dòng)，具有不穩(wěn)定、不安全性。并且在實(shí)驗(yàn)室中，其相干性大小的調(diào)節(jié)是在旋轉(zhuǎn)毛玻璃前放置薄透鏡，通過改變毛玻璃上光斑的大小來改變光束相干性大小，光斑越小，相干性越高，但是在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候必須滿足毛玻璃上光斑的大小要大于毛玻璃顆粒非均勻規(guī)格尺寸，又受到毛玻璃可打光束區(qū)域大小的限制，所以相干性可調(diào)的區(qū)域相對(duì)來說有限并且是較小的。由此可見，現(xiàn)有的產(chǎn)生特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的方法及其裝置，在實(shí)際應(yīng)用，特別對(duì)有高強(qiáng)度光束需求的領(lǐng)域，比如軍事方面，將會(huì)成為阻礙。

對(duì)于多模激光器而言，輸出模數(shù)越多，其光束的相干性越低，而目前常見多模激光器，由于腔鏡大小以及諧振腔設(shè)計(jì)等影響，其腔內(nèi)可支持的模數(shù)的個(gè)數(shù)是有限的，因此其相干性具有一定的取值范圍，達(dá)不到完全非相干的狀況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種可支持大功率、多模數(shù)輸出的產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的方法及其裝置。本發(fā)明所提供的裝置可直接產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束，操作簡(jiǎn)單，通過更換振幅衰減片，可實(shí)現(xiàn)不同空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布；通過相位補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)線偏振或橢圓偏振（包括圓偏振）輸出，克服了腔外調(diào)制現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。本發(fā)明技術(shù)方案所產(chǎn)生的矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束，在微粒捕獲、激光通訊、信息加密、高質(zhì)量成像、薄膜檢測(cè)等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的方法，包括如下步驟：

1、將激勵(lì)源發(fā)出的光束經(jīng)聚焦后進(jìn)行分光處理，得到兩束光束；光束分別經(jīng)反射鏡反射后，從鍍膜凹面鏡進(jìn)入兩個(gè)諧振腔中；

2、將進(jìn)入諧振腔腔內(nèi)的光束經(jīng)偏振處理，得到偏振方向相互垂直的線偏振光束；

3、將兩個(gè)諧振腔所產(chǎn)生的線偏振光束進(jìn)行矢量合成，輸出的矢量光束經(jīng)工作物質(zhì)后進(jìn)行耦合處理；

4、將經(jīng)耦合處理后輸出的光束進(jìn)行光強(qiáng)整形，再經(jīng)傅里葉變換后，對(duì)光束的光強(qiáng)進(jìn)行高斯型分布調(diào)制；調(diào)制后的光束經(jīng)準(zhǔn)直處理，得到矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束。

本發(fā)明技術(shù)方案還包括提供一種產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的裝置，其結(jié)構(gòu)為：激勵(lì)源發(fā)出的光束經(jīng)薄透鏡聚焦后，由分束鏡分成兩束光束；由兩片鍍膜凹面鏡分別與耦合輸出鏡組成兩個(gè)諧振腔，分束鏡分成的兩束光束分別經(jīng)平面反射鏡反射后從鍍膜凹面鏡進(jìn)入到兩個(gè)諧振腔中，所述諧振腔為簡(jiǎn)并腔；從鍍膜凹面鏡進(jìn)入的光束分別依次通過布儒斯特窗、線偏振片、半波片及相位補(bǔ)償器后，輸入到偏振分光鏡進(jìn)行矢量合成；合成后的光束經(jīng)工作物質(zhì)及耦合輸出鏡輸出，依次再經(jīng)振幅衰減片、薄凸透鏡、高斯振幅衰減片和準(zhǔn)直系統(tǒng)，輸出矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束。

本發(fā)明技術(shù)方案所述激勵(lì)源為激光二級(jí)管，發(fā)出的光束波長(zhǎng)為1550nm。

所述分束鏡的透射率和反射率為50%。

所述的工作物質(zhì)為Nd: YAG晶體，波長(zhǎng)為1064nm。

所述諧振腔的兩個(gè)鍍膜凹面鏡、耦合輸出鏡的曲率半徑與每個(gè)諧振腔的腔長(zhǎng)相等。諧振腔的鍍膜凹面鏡，其腔外一側(cè)鍍有激勵(lì)源對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的高透射率膜，腔內(nèi)一側(cè)鍍有工作物質(zhì)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的高反射率膜。

本發(fā)明的原理是基于諧振腔腔內(nèi)設(shè)計(jì)，克服了現(xiàn)有技術(shù)腔外調(diào)制的缺陷。在本發(fā)明技術(shù)方案中，兩個(gè)諧振腔是由兩個(gè)鍍膜凹面鏡分別與耦合輸出鏡所構(gòu)成，兩個(gè)鍍膜凹面鏡與耦合輸出鏡的曲率半徑相等，并與每個(gè)諧振腔的腔長(zhǎng)（鍍膜凹面鏡與耦合輸出鏡之間的距離）也相等，從而可實(shí)現(xiàn)諧振腔為簡(jiǎn)并腔；由于光束在腔內(nèi)經(jīng)過一個(gè)完整的傳輸后，都能成像于自己，即滿足模式的自再現(xiàn)，所以腔內(nèi)所有的模式都是該光腔（簡(jiǎn)并腔）的本征模。簡(jiǎn)并腔所能支持的模數(shù)眾多，可實(shí)現(xiàn)完全非相干光束的輸出；本發(fā)明采用相位補(bǔ)償器可對(duì)一諧振腔內(nèi)的光束進(jìn)行相位補(bǔ)償，對(duì)輸出光束的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)線偏振、橢圓偏振（包括圓偏振）輸出；采用振幅衰減片，可對(duì)光強(qiáng)不同區(qū)域進(jìn)行不同衰減，達(dá)到光強(qiáng)整形的效果，對(duì)輸出的光束進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明提供的矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束產(chǎn)生裝置可支持大功率輸出，有利于該光束的實(shí)際應(yīng)用。

2、采用兩個(gè)諧振腔通過偏振分光鏡進(jìn)行矢量合成的方法，可得到矢量完全非相干光束；裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷。借助于一諧振腔上相位補(bǔ)償器來對(duì)相位進(jìn)行調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出光束的偏振態(tài)進(jìn)行控制，得到線偏振、橢圓偏振（包括圓偏振），切換方便，實(shí)現(xiàn)了一系統(tǒng)多用途。

3、通過更換不同的振幅衰減片，可便捷地實(shí)現(xiàn)輸出不同矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布的部分相干光束；并能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出光束相干性大小的調(diào)控。

4、本發(fā)明提供的產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，采用的元器件易采購(gòu)，且價(jià)格相對(duì)低廉。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中提供的一種產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式中提供的布儒斯特窗工作原理圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式中提供的偏振分光鏡工作原理圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施方式中提供的振幅衰減片的示意圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式中與振幅衰減片對(duì)應(yīng)的輸出光束空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布列舉示意圖；

圖1中：1、激勵(lì)源；2和19、薄透鏡；3、分束鏡；4和15、平面反射鏡；6和11、鍍膜凹面鏡；7和12、布儒斯特窗；8和13、線偏振片；9和14、半波片；10、相位補(bǔ)償；15、器偏振分光鏡；16、工作物質(zhì)；17、耦合輸出鏡；18、振幅衰減片；20、高斯振幅衰減片；21、準(zhǔn)直系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的方法，包括以下步驟：

1、將激勵(lì)源發(fā)出的光束經(jīng)聚焦后進(jìn)行分光處理，得到兩束光束；光束分別經(jīng)反射鏡反射后，從鍍膜凹面鏡進(jìn)入兩個(gè)諧振腔中；

2、將進(jìn)入諧振腔腔內(nèi)的光束經(jīng)偏振處理，得到偏振方向相互垂直的線偏振光束；

3、將兩個(gè)諧振腔所產(chǎn)生的線偏振光束進(jìn)行矢量合成，輸出的矢量光束經(jīng)工作物質(zhì)后進(jìn)行耦合處理；

4、將經(jīng)耦合處理后輸出的光束進(jìn)行光強(qiáng)整形，再經(jīng)傅里葉變換后，對(duì)光束的光強(qiáng)進(jìn)行高斯型分布調(diào)制；調(diào)制后的光束經(jīng)準(zhǔn)直處理，得到矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束。

按上述方法產(chǎn)生矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束的裝置，其具體結(jié)構(gòu)的示意圖參見附圖1；該裝置依次包括激勵(lì)源1、薄透鏡2和19、分束鏡3、平面反射鏡4和5、鍍膜凹面鏡6和11、布儒斯特窗7和12、線偏振片8和13、半波片9和14、相位補(bǔ)償器10、偏振分光鏡15、工作物質(zhì)16、耦合輸出鏡17、振幅衰減片18、高斯振幅衰減片20和準(zhǔn)直系統(tǒng)21。

在本實(shí)施例中，波長(zhǎng)為1550nm的激勵(lì)源激光二極管1發(fā)出的光束經(jīng)薄透鏡2聚焦，再由分束鏡3分成兩束，分別經(jīng)平面反射鏡4和5反射后，一束從鍍膜凹面鏡6進(jìn)入到一個(gè)諧振腔中，另一束從鍍膜凹面鏡11進(jìn)入到另一個(gè)諧振腔中；鍍膜凹面鏡6和11鍍有1550nm高透射率膜以及1064nm高反射率膜，使1550nm激勵(lì)源1光束高效率進(jìn)入諧振腔，而對(duì)腔內(nèi)振蕩1064nm光束具有很高的反射率。鍍膜凹面鏡6和11分別與耦合輸出鏡17組成兩個(gè)諧振腔。鍍膜凹面鏡6和11，以及耦合輸出鏡17的曲率半徑相等都為R，并且兩個(gè)諧振腔的腔長(zhǎng)也為R，即滿足兩個(gè)諧振腔都為簡(jiǎn)并腔，由于光束經(jīng)過一個(gè)完整傳輸后，都能成像于自己，所以這就滿足了模式的自再現(xiàn)，即每個(gè)模式都是此光腔的本征模。這就意味著該光腔可支持的模數(shù)眾多，可實(shí)現(xiàn)完全非相干光束的輸出。

兩束光束分別從鍍膜凹面鏡6或11進(jìn)入對(duì)應(yīng)的兩個(gè)諧振腔中，分別經(jīng)過布儒斯特窗7或12，可得部分偏振光束，如圖2所示。

參見附圖2，它是本實(shí)施例提供的布儒斯特窗工作原理圖；當(dāng)一束非偏振光束沿著諧振腔軸線以布儒斯特角為入射角（，為環(huán)境的折射率，為該布儒斯特窗材料的折射率，則為該布儒斯特窗所對(duì)應(yīng)的布儒斯特角，又稱之為起偏振角）入射到布儒斯特窗，那么反射的光束是線偏振光束，并且其偏振方向垂直于入射面（入射光線與布儒斯特窗的法線所在的平面為入射面），被稱之為S光，其經(jīng)過布儒斯特窗透射的光束，為部分偏振光束，其含有大部分平行于入射面的偏振分量（被稱之為P光），以及少量的S光。這就意味著S光在諧振腔內(nèi)，其損耗很大，并大于通過增益介質(zhì)所得到的增益，因而無法形成振蕩。則最后的結(jié)果就是，能夠真正在諧振腔受激輻射放大的就是P光。這樣最后從光腔輸出的激光只含有P光，即能形成線偏振光束。

為了得到更純的線偏振光束，本實(shí)施例提供的裝置在布儒斯特窗7和12后，分別設(shè)置線偏振片8和13，為了濾去S光，得到P光，需要滿足線偏振片的偏振方向與P光偏振方向平行。

經(jīng)線偏振片8和13輸出的線偏振光束，分別垂直經(jīng)過半波片9和14，可以通過旋轉(zhuǎn)半波片9和14改變所輸出線偏振光束的偏振方向，并滿足各線偏振光束的偏振方向與偏振分光鏡15所對(duì)應(yīng)的偏振方向相符合，如圖3所示，它是本實(shí)施例提供的偏振分光鏡工作原理圖，當(dāng)兩束偏振方向相互垂直的線偏振光束以偏振分光鏡所表示的方向（如圖中的x方向與y方向）垂直入射偏振分光鏡，偏振分光鏡將對(duì)入射的兩束線偏振光束進(jìn)行矢量合成，輸出矢量光束?；谄穹止忡R15，可實(shí)現(xiàn)對(duì)兩束線偏振光束進(jìn)行矢量疊加，得到矢量光束。對(duì)于從半波片9出來的線偏振光束，經(jīng)過相位補(bǔ)償器10，對(duì)該諧振腔的線偏振光束補(bǔ)償相位，可對(duì)從偏振分光鏡15輸出光束的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)不同偏振如線偏振、橢圓偏振（包括圓偏振）光束輸出。

對(duì)于兩個(gè)諧振腔（鍍膜凹面鏡6和耦合輸出鏡17構(gòu)成的一個(gè)諧振腔，以及鍍膜凹面鏡11和耦合輸出鏡17構(gòu)成的另一個(gè)諧振腔）中非共同區(qū)域中，實(shí)現(xiàn)了兩束偏振方向相互垂直的線偏振光，經(jīng)偏振分光鏡15，將它們矢量合成為矢量光束，并進(jìn)入兩諧振腔共同區(qū)域。

經(jīng)偏振分光鏡15輸出的光束經(jīng)過工作物質(zhì)16 Nd: YAG晶體（波長(zhǎng)為1064nm）,可實(shí)現(xiàn)對(duì)光束進(jìn)行增益；光束再?gòu)鸟詈陷敵鲧R17進(jìn)行部分輸出。

在本實(shí)施例中，基于兩個(gè)諧振腔都為簡(jiǎn)并腔，可支持的模數(shù)眾多，所以從耦合輸出鏡17輸出的光束為矢量完全非相干光束，并且其輸出光束的偏振態(tài)由相位補(bǔ)償器10進(jìn)行控制。從耦合輸出鏡17輸出的光束為矢量完全非相干光束，并且光強(qiáng)分布為均勻分布。當(dāng)該光束經(jīng)過振幅衰減片18，可得與振幅衰減片18透過率函數(shù)分布一樣的光強(qiáng)分布光束，并且此光束仍為完全非相干光束。

基于Van Cittert Zernike定理，由如下式（1）和式（2）表示:

（1）

， （2）

其中，分別為光束在到達(dá)振幅衰減片前表面處任意兩個(gè)點(diǎn)的矢量坐標(biāo)，為光束穿過振幅衰減片后邊面處任意一點(diǎn)的矢量坐標(biāo)，為光束經(jīng)過傅里葉變換輸出面處的任意兩點(diǎn)的矢量坐標(biāo)，表示為狄拉克函數(shù)。式（2）表示為完全非相干光束的交叉譜密度函數(shù)（空間-頻域）。基于該理論可以得到：一個(gè)光束的空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布（相干度分布）可以基于完全非相干光束的傅里葉變換得到。因此，可利用不同光強(qiáng)分布的完全非相干光束獲取不同空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布的部分相干光束。

薄透鏡19與振幅衰減片18間的距離為薄透鏡19的焦距f，可實(shí)現(xiàn)傅里葉變換光學(xué)傳輸。由于振幅衰減片18輸出光束的光強(qiáng)分布為該振幅衰減片透過率函數(shù)分布，所以薄透鏡19輸出光束的空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布為振幅衰減片18透過率函數(shù)的傅里葉變換。這就意味著可以通過選擇不同透過率函數(shù)分布的振幅衰減片18，從而獲取不同空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布的矢量光束。

參見附圖4，它為本實(shí)施例提供的三個(gè)不同振幅衰減片的示意圖，黑色到白色區(qū)域（色標(biāo)卡從0到1）對(duì)應(yīng)透過率函數(shù)為0%到100%；圖中，振幅衰減片所對(duì)應(yīng)的透過率函數(shù)分別為：(a)圓對(duì)稱平頂分布，(b)圓環(huán)面包圈分布，(c)矩形對(duì)稱余弦高斯分布。

對(duì)于振幅衰減片可透過分布區(qū)域的大小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)輸出光束的相干性大小的控制。分布區(qū)域越大，輸出光束的相干性越小。本實(shí)施例提供的裝置，更換振幅衰減片18的途徑非常簡(jiǎn)便，因此，可以便捷產(chǎn)生多種矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束，之所以稱之為是特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，是因?yàn)槌丝梢援a(chǎn)生常規(guī)高斯型分布的空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，還可以產(chǎn)生新穎非高斯型的。

從薄透鏡19出來的光束，其光強(qiáng)分布為均勻分布，經(jīng)過高斯振幅衰減片20，可對(duì)光束光強(qiáng)進(jìn)行整形，對(duì)空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布無任何影響。最后經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)21對(duì)光束進(jìn)行準(zhǔn)值，得到矢量特殊空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)部分相干光束。

參見附圖5，它為本實(shí)施例提供的三個(gè)不同振幅衰減片所對(duì)應(yīng)的最后輸出光束的空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布圖；圖5中的（a）、（b）和（c）圖所示的空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分布分別與圖4中的振幅衰減片對(duì)應(yīng)；圖5中各圖的上下部分分別為三維圖與對(duì)應(yīng)的密度圖。