產(chǎn)生第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及光學領(lǐng)域，尤其涉及一種產(chǎn)生第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束的裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光學領(lǐng)域中，厄米-高斯光束是指光場滿足：
[0004]的光束，其中Hm(X)，Hn(y)為厄米多項式，m,η的取值決定厄米高斯光束的形態(tài)，可 以通過改變m，η的取值來改變厄米高斯光束。
[0005] 對于厄米高斯光束的研究目前業(yè)界一直只停留在實驗室中，其應(yīng)用十分受限。
[0006] 尤其是，本實用新型的實用新型人發(fā)現(xiàn)：目前產(chǎn)生所述厄米高斯光束的裝置都具 有穩(wěn)定性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型實施例的目的在于提供一種產(chǎn)生第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束的裝 置，其具有穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單的特點。
[0008] -種產(chǎn)生第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束的裝置，其包括：
[0009] He-Ne激光器，用于發(fā)出高斯光束；
[0010] 準直擴束器，用于對高斯光束進行準直和擴束；
[0011]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；
[0012] 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；
[0013] 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(fù)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，所述相位掩膜圖符合公式：
[0015] 公式中wo表示光束的束寬，λ表示波長，1? = 2π/λ表示波數(shù)，ζ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)；
[0016] 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
[0017] 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(fù)變函數(shù)高斯光束。
[0018] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型實施例提供的產(chǎn)生第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束的 裝置采用空間光調(diào)制器，通過預(yù)先加載的包含〇到255級灰度信息的相位掩膜圖對高斯光束 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(fù)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(fù)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(lǐng)域和在信息傳輸，微操控等方面應(yīng)用廣泛。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施方式，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0020] 圖1是本實用新型第一實施例提供的一種產(chǎn)生第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束裝置 的結(jié)構(gòu)及光路示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022] 實施例一
[0023] 請參閱圖1，本實用新型第一實施例提供一種產(chǎn)生第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束 的裝置100,所述裝置100包括：
[0024] He-Ne激光器10,用于發(fā)出高斯光束；
[0025] 準直擴束器20，用于對高斯光束進行準直和擴束；
[0026] 起偏器30，用于對高斯光束進行處理，得到線偏振高斯光束；
[0027]分光棱鏡40，用于對線偏振高斯光束進行分光處理；
[0028]空間光調(diào)制器50,用于通過預(yù)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;以及
[0029]透鏡光闌60,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(fù)變函數(shù)高斯光束。
[0030] 所述裝置100還進一步包括：圖像傳感器70,用于對第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束 進行成像。所述圖像傳感器70為CCD傳感器。在本實例中，所述圖像傳感器70為單色圖像傳 感器。
[0031] 另外，在本實施例中，所述裝置100還進一步包括：一個與所述空間光調(diào)制器50相 連接的計算機80,所述計算機80用于向所述空間光調(diào)制器50輸入產(chǎn)生第二階厄米復(fù)變函數(shù) 高斯光束的相位掩膜圖90(詳見圖1)。
[0032] 在本實施例中，厄米-高斯光束是指光場滿足：
[0034]的光束，其中Hm(X)，Hn(y)為厄米多項式，m,η的取值決定厄米高斯光束的形態(tài)，可 以通過改變m，η的取值來改變厄米高斯光束的形狀。
[0035]厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束是指厄米多項式的自變量部分為復(fù)變函數(shù)，BP:
[0037] 由于具有復(fù)數(shù)項從而厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束會出現(xiàn)暗核，可以通過改變復(fù)變函數(shù) 厄米多項式中m，n的值來控制暗核的形狀、大小以及位置。
[0038] 在本實施例中，第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束存在各種中心暗核光束，可以通過 改變橫向強度分布因子b(橫向強度分布因子，主要作用是調(diào)節(jié)相位掩膜圖90上的灰度分 布)使其具有一個暗核或者兩個暗核，同時還可以進一步改變暗核的大小和形狀，這些特性 可用來攜帶不同大小和形狀的微觀粒子;并且第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束自身會旋轉(zhuǎn)， 這使得第二階厄米光束比普通中心暗核光束更有意義，可以被廣泛應(yīng)用。
[0039]本實施例依據(jù)的原理如下：
[0040] He-Ne激光器10產(chǎn)生的高斯光束的近軸波動方程為式子(1):
[0042] 其中CO是常量。
[0043]普通厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束在傳輸距離Z = O的電場分布定義為：
[0045] 在本實施例中，所述裝置100取普通厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束的一種情況:第二階厄 米復(fù)變函數(shù)高斯光束來產(chǎn)生光束。
[0046] 另外，在本實施例中，經(jīng)空間光調(diào)制器50得到的第二階厄米復(fù)變函數(shù)高斯光束在 傳輸距離z = 0的電場分布定義為式(2'）