本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體是一種產(chǎn)生階數(shù)可調(diào)的焦散光束的光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

焦散光束也是無衍射光束家族的一員，在傳輸特性方面也具有自重建特性。這種光束在光束的傳輸、大景深成像等方面都存在應(yīng)用，同時也對Bessel光束在非對稱光學(xué)系統(tǒng)的傳輸中具有一定的研究及參考價值，從而受到人們的廣泛關(guān)注。2007年，Marcelino小組提出無衍射焦散光束的概念，并指出焦散光束作為無衍射光束的一種，在傳輸特性方面也具有自重建特性；后來利用幾何光學(xué)進(jìn)行解釋，并通過實驗獲得了焦散光束。

目前對于無衍射焦散光束的研究主要是基于零階Bessel光束，而關(guān)于高階Bessel光束形成焦散光束的相關(guān)研究鮮有報道。零階Bessel光束的中心主光斑是實心亮光斑，而高階Bessel光束的中心主光斑是暗空心光斑?？招墓廒灞葘嵭墓廒逵懈鼜?qiáng)更高效的捕獲能力，因此高階Bessel光束在光鑷、光學(xué)微粒操控、冷原子的導(dǎo)引和準(zhǔn)直中有重要的應(yīng)用價值。隨著特殊光束的發(fā)展，空心光束的生產(chǎn)與應(yīng)用是一個熱點。因此對于高階焦散光束的產(chǎn)生的研究是非常有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)生階數(shù)可調(diào)的焦散光束的光學(xué)系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

產(chǎn)生階數(shù)可調(diào)的焦散光束的光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)平臺，該光學(xué)平臺上放置有激光器，沿該激光器的激光光路依次放置準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、光闌、螺旋相位板、軸棱錐和柱透鏡；其中，所述柱透鏡與所述軸棱錐之間的距離要小于Bessel光束的最大無衍射距離，此最大無衍射距離其中，r是所述激光器照射在所述軸棱錐上的光束的半徑，n是所述軸棱錐的折射率，γ是所述軸棱錐的底角。

上述激光器為He-Ne激光器。

上述柱透鏡為凸柱透鏡。

采用上述方案后,本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)，激光器發(fā)出的激光束經(jīng)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束后依次經(jīng)過光闌和螺旋相位板，產(chǎn)生不同階數(shù)的渦旋光束；經(jīng)過軸棱錐線聚焦，在軸棱錐后面產(chǎn)生不同階數(shù)的高階Bessel光束；在經(jīng)過柱透鏡，產(chǎn)生不同階數(shù)的焦散光束。通過改變光束照射在螺旋相位板的不同位置對焦散光束的階數(shù)進(jìn)行精確調(diào)制。本光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單且能對焦散光束進(jìn)行階數(shù)上的精準(zhǔn)調(diào)控等優(yōu)點；因此，在實際應(yīng)用中具有廣泛的市場前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的組成裝置圖；

圖2為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的光路示意圖；

圖3為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的實驗光斑圖。

具體實施方式

為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

本發(fā)明產(chǎn)生階數(shù)可調(diào)的焦散光束的光學(xué)系統(tǒng)，如圖1所示，包括光學(xué)平臺1和分別用固定支架2支撐定位的激光器3、短焦距透鏡4、長焦距透鏡5、光闌6、螺旋相位板7、軸棱錐8、柱透鏡9和CCD成像系統(tǒng)10；其中，激光器3采用He-Ne激光器。柱透鏡9采用凸面型柱透鏡。

光學(xué)系統(tǒng)的搭建順序如圖1所示，從左到右依次排列，即，沿該激光器3的激光光路依次放置短焦距透鏡4、長焦距透鏡5、光闌6、螺旋相位板7、軸棱錐8、柱透鏡9和CCD成像系統(tǒng)10。其中，柱透鏡9與軸棱錐8之間的距離要小于Bessel光束的最大無衍射距離，此最大無衍射距離其中，r是所述激光器照射在所述軸棱錐上的光束的半徑，n是所述軸棱錐的折射率，γ是所述軸棱錐的底角。作為一個實施例，柱透鏡9與軸棱錐8之間的較佳距離為350mm。

其中，短焦距透鏡4的焦點和長焦距透鏡5的焦點重合，由短焦距透鏡4和長焦距透鏡5構(gòu)成一個準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)，準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)的放大倍數(shù)可以根據(jù)需要通過選取不同的透鏡焦距來調(diào)節(jié)。

工作時，如圖2所示，首先將He-Ne激光器3打開，所產(chǎn)生的激光束經(jīng)過短焦距透鏡4和長焦距透鏡5準(zhǔn)直擴(kuò)束后，照射在光闌6上產(chǎn)生半徑固定的光源，經(jīng)過螺旋相位板7后產(chǎn)生不同階數(shù)的渦旋光束，并通過軸棱錐8對渦旋光束的線聚焦作用產(chǎn)生不同階數(shù)的高階Bessel光束，最后通過柱透鏡9產(chǎn)生所需的焦散光束?？赏ㄟ^改變激光束照射在螺旋相位板7上的不同位置，對渦旋光束的階數(shù)進(jìn)行調(diào)制，從而實現(xiàn)對焦散光束的階數(shù)控制。

作為一個實施例，選擇短焦距透鏡4的焦距f＝15mm、長焦距透鏡5的焦距f＝190mm，軸棱錐9的底角γ＝1°，軸棱錐8的折射率n＝1.458，柱透鏡9的焦距f＝130mm，并且使得柱透鏡9與軸棱錐8之間的距離為350mm。實驗時，根據(jù)圖1的元件順序搭建光學(xué)系統(tǒng)。并在柱透鏡9后不同距離處用CCD成像系統(tǒng)10拍攝焦散光束的光強(qiáng)分布，結(jié)果如圖3所示，其中，Z為CCD成像系統(tǒng)10與柱透鏡9的距離。

由此，該光學(xué)系統(tǒng)將為不同階數(shù)焦散光束的獲取打開新的大門，其市場前景也是非常的廣闊的。

上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明系統(tǒng)的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明系統(tǒng)的專利范疇。