度，隨著傳播距離的進一步增加，光束旋轉(zhuǎn)的速度越來越慢，最大的旋轉(zhuǎn)角為90度。但 同時，在傳播過程中，光場分布特性基本保持穩(wěn)定不變。隨著傳播的進行，光束旋轉(zhuǎn)角度最 大可達90°，由此說明可以在不同傳播距離處得到同種類型產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯 光束的不同狀態(tài)。
[0075]本發(fā)明第一實施例提供的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的裝置100采用空間 光調(diào)制器50,通過預先加載的包含0到255級灰度信息的相位掩膜圖90對高斯光束進行相位 調(diào)節(jié)后出射，并經(jīng)傅里葉變換后得到第二階厄米復變函數(shù)高斯光束。所述裝置結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn) 定性好，并為生成第二階厄米復變函數(shù)高斯光束提供了一種切實可行的方法，在機械加工， 生物學、醫(yī)學、軍事等領域和在信息傳輸，微操控等方面應用廣泛。
[0076] 實施例二
[0077]請一起參閱圖1及圖2,本發(fā)明第二實施例提供一種產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯 光束的方法，所述方法包括以下步驟：
[0078]步驟S101，使用He-Ne激光器發(fā)出高斯光束；
[0079] 步驟S102,使用準直擴束器對高斯光束進行準直和擴束；
[0080] 步驟S103，使用起偏器對準直高斯光束進行處理，得到線偏振高斯光束；
[00811步驟S104,使用分光棱鏡對線偏振高斯光束投射進行分光處理；
[0082] 步驟S105,計算機向空間光調(diào)制器輸入產(chǎn)生不同種類的第二階厄米復變函數(shù)高斯 光束的包含〇到255級灰度信息的相位掩膜圖；
[0083] 所述相位掩膜圖符合公式：
[0084]
[0085] 步驟S106,空間光調(diào)制器對分光后的高斯光束進行相位調(diào)制之后以反射方式出 射。
[0086] 步驟S107,傅里葉變換透鏡光闌從所述空間光調(diào)制器出射的光束中選擇得到第二 階厄米復變函數(shù)高斯光束。
[0087] 在本實施例中，所述的方法采用實施例一所述的裝置100。具體地，本實施例采用 了如圖1所示的邁克爾遜干涉光路構(gòu)成的測量空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性的光路。本實施 例中，測量裝置包括:He-Ne激光器10(發(fā)射波長為632.8nm的光）、空間光調(diào)制器50、圖像傳 感器70、計算機80。通過圖像采集卡將圖像數(shù)據(jù)存入計算機80,從而形成圖像采集子系統(tǒng)。 [0088]實施時，保證各光學元件水平等高，光路準直;首先，通過計算機80向空間光調(diào)制 器50加載如圖3所示分布因子b = 0.1的相位掩膜圖；然后，調(diào)節(jié)圖像傳感器(CCD)70的位置 觀察圖像并記錄結(jié)果。
[0089]接著通過計算機80向空間光調(diào)制器50加載橫向強度分布因子分別為b = 0.5，b = 0.75，b=l以及b = 6的不同相位的掩膜圖90,驗證時，可以在同等位置上的單色圖像傳感器 (CCD)70觀察到不同種類的第二階厄米復變函數(shù)高斯光束。
[0090] 由圖3、圖4、圖5、圖6和圖7的光強圖可以證明，本實施例產(chǎn)生的是不同種類的第二 階厄米復變函數(shù)高斯光束，分別對應了b = 0.1沁=0.5沁=0.75沁=1以及& = 6的不同相位 的掩膜圖90。
[0091] 通過改變第二階厄米復變函數(shù)高斯光束暗核的數(shù)目、位置、形狀和大小，以及中心 光強不為零的情況，證明第一實施例所述的裝置10能夠產(chǎn)生不同種類的第二階厄米復變函 數(shù)高斯光束。
[0092] 實施例三
[0093]請一起參閱圖8至圖9,本發(fā)明第三實施例提供一種產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯 光束的方法，所述方法與第二實施例所述的方法相類似，區(qū)別在于，在本實施例中，通過將 圖像傳感器(CCD)70調(diào)節(jié)至不同位置，對產(chǎn)生的同一束產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束 的不同狀態(tài)進行驗證。
[0094]驗證時，可以在不同位置上的單色圖像傳感器(CXD)70觀察到不同狀態(tài)的第二階 厄米復變函數(shù)高斯光束。
[0095]由圖8和附圖9的光強圖可以證明，本實施例證明產(chǎn)生的是不同狀態(tài)(橫向強度分 布因子b = 0.1，及b = 1.5)的第二階厄米復變函數(shù)高斯光束。
[0096]由此能夠讓同一束第二階厄米復變函數(shù)高斯光束產(chǎn)生不同的狀態(tài)，從而證明第一 實施例所述的裝置100能夠產(chǎn)生不同狀態(tài)的第二階厄米復變函數(shù)高斯光束。
[0097] 綜上所述，本發(fā)明各實施例相對現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：
[0098] 首先，所提供的第二階厄米復變函數(shù)高斯光束裝置100結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好。
[0099] 其次，為生成第二階厄米復變函數(shù)高斯光束提供了一種切實可行的方法，在機械 加工、生物學、醫(yī)學、軍事等領域和在信息傳輸、微操控等方面應用廣泛。
[0100] 另外，通過改變第二階厄米復變函數(shù)高斯光束暗核的數(shù)目、位置和大小，以及中心 光強是否為零，證明所述裝置1〇〇能夠產(chǎn)生不同種類的第二階厄米復變函數(shù)高斯光束。
[0101] 且對同一束第二階厄米復變函數(shù)高斯光束，所述裝置100能夠產(chǎn)生不同狀態(tài)的第 二階厄米復變函數(shù)高斯光束。
[0102]最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管 參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術(shù)人員當理解:其依然可以 對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而 這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范 圍。
【主權(quán)項】
1. 一種產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的裝置，其包括： He-Ne激光器，用于發(fā)出高斯光束； 準直擴束器，用于對高斯光束進行準直和擴束； 起偏器，用于對擴束后的高斯光束進行處理，得到線偏振高斯光束； 分光棱鏡，用于對線偏振高斯光束進行分光處理得到反射光束與透射光束，所述反射 光束入射空間光調(diào)制器； 計算機，用于向所述空間光調(diào)制器輸入產(chǎn)生不同種類的第二階厄米復變函數(shù)高斯光束 的包含0到255級灰度信息的相位掩膜圖，所述相位掩膜圖符合公式： r η 、 扮 ! k2 & 4· 、、l |. 1 X exp ι ------------二 + 3k^ β5φ: ...........、、------------、·、'、： t 為 J ^ ^ 乂 wr^/j 公式中wo表示光束的束寬，λ表示波長，k = 23i/A表示波數(shù)，z表示傳播距離，x、y表示直角 坐標，b為第二階厄米高斯光束的分布因子，可控制光束形態(tài)； 空間光調(diào)制器，用于根據(jù)所述計算機輸入的相位掩膜圖對所述線偏振高斯光束進行相 位調(diào)節(jié)后以反射方式出射；以及 傅里葉變換透鏡光闌，用于從所述空間光調(diào)制器出射的光束中選擇得到第二階厄米復 變函數(shù)高斯光束。2. 如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的裝置，其特征在于，所述計 算機通過調(diào)節(jié)所述公式中的橫向強度分布因子b以產(chǎn)生不同類型的第二階厄米復變函數(shù)高 斯光束。3. 如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的裝置，其特征在于，進一步 包括:單色圖像傳感器，用于對第二階厄米復變函數(shù)高斯光束，或者所述第二階厄米復變函 數(shù)高斯光束被樣品散射后的光束進行成像。4. 如權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的裝置，其特征在于，進一步 包括:傳感器位置調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述單色圖像傳感器的位置以觀測不同狀態(tài)的第二 階厄米復變函數(shù)高斯光束。5. 如權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的裝置，其特征在于，所述單 色圖像傳感器還與所述計算機的圖像采集卡相連，將采集的圖像數(shù)據(jù)傳輸至所述計算機。6. -種產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的方法，其特征在于，所述方法包括： 使用He-Ne激光器發(fā)出高斯光束； 使用準直擴束器對高斯光束進行準直和擴束； 使用起偏器對準直高斯光束進行處理，得到線偏振高斯光束； 使用分光棱鏡對線偏振高斯光束投射進行分光處理； 計算機向空間光調(diào)制器輸入產(chǎn)生不同種類的第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的包含0到 255級灰度信息的相位掩膜圖，所述相位掩膜圖符合公式： I I ... ii ks (xi'w)" 丨； - ----廠了--'--'^Ti'f a| ^liw| ''??![ 、ΙΙ^| t li) j I 1 、. （skWU kV-^r) 氣.、、、.、、、、γ-十叫鄉(xiāng)，、:瓦葯 1. s wj 公式中wo表示光束的束寬，λ表示波長，k = 23i/A表示波數(shù)，z表示傳播距離，x、y表示直角 坐標，b為第二階厄米高斯光束的分布因子，可控制光束形態(tài)； 空間光調(diào)制器對分光后的高斯光束進行相位調(diào)制之后以反射方式出射；以及 傅里葉變換透鏡光闌從所述空間光調(diào)制器出射的光束中選擇得到第二階厄米復變函 數(shù)高斯光束。7. 如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的方法，其特征在于，進一步 包括:所述計算機通過調(diào)節(jié)所述公式中的橫向強度分布因子b以產(chǎn)生不同類型的第二階厄 米復變函數(shù)高斯光束。8. 如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的方法，其特征在于，進一步 包括:單色圖像傳感器對第二階厄米復變函數(shù)高斯光束，或者所述第二階厄米復變函數(shù)高 斯光束被樣品散射后的光束進行成像。9. 如權(quán)利要求8所述的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的方法，其特征在于，進一步 包括:傳感器位置調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述單色圖像傳感器的位置以觀測不同狀態(tài)的第二階厄米 復變函數(shù)高斯光束。10. 如權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的方法，其特征在于，進一 步包括:所述單色圖像傳感器將采集的圖像數(shù)據(jù)傳輸至所述計算機。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生第二階厄米復變函數(shù)高斯光束的裝置及方法，所述裝置包括He-Ne激光器，用于發(fā)出高斯光束；準直擴束器，用于對高斯光束進行準直和擴束；起偏器，用于對高斯光束進行處理，得到線偏振高斯光束；分光棱鏡，用于對線偏振高斯光束進行分光處理；空間光調(diào)制器，用于通過預先加載的包含0到255級灰度信息的相位掩膜圖對所述高斯光束進行相位調(diào)節(jié)后以反射方式出射；透鏡光闌，用于將分光處理后得到的反射光束經(jīng)傅里葉變換后得到第二階厄米復變函數(shù)高斯光束。所述裝置結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，并為生成第二階厄米復變函數(shù)高斯光束提供了一種切實可行的方法，在機械加工、生物學、醫(yī)學、軍事等領域和在信息傳輸，微操控等方面應用廣泛。
【IPC分類】G02B27/28
【公開號】CN105467608
【申請?zhí)枴緾N201510931136
【發(fā)明人】黃加耀, 鄧富, 余偉浩, 趙瑞璜, 柯博, 廖志強, 鄧冬梅
【申請人】華南師范大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月14日