[发明专利]一种基于切趾波带片产生局域空心光束的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学领域，特别涉及一种基于切趾波带片产生局域空心光束的方法。

背景技术

随着激光技术的发展及激光应用领域的扩展，新型光束的产生与研究一直是热点研究领域。局域空心光束，指的是光强为零或光强较小的区域的四周被光强较大的光场包围的特殊光束，它像一个特殊的“密闭容器”，也被称为“瓶状光束”(Bottlebeam)。局域空心光束在微观粒子操控、激光导管、光镊及光学扳手等方面具有广泛应用，因此有关局域空心光束的产生一直是众多学者关注的焦点。

目前，产生局域空心光束的方法有很多，如高斯光束与拉盖尔高斯光束干涉法、端面抽运固体激光器法、轴棱镜法、莫尔条纹法和散斑图法等。但这些方法操作繁杂、转换效率低且产生的暗斑区域光强不够小，无法满足光学隐身等方面的应用需要。

发明内容

本发明是针对现在产生局域空心光束方法存在的问题，提出了一种基于切趾波带片产生局域空心光束的方法，此方法能量转换效率高、实验装置简单且光束暗斑区域光强为零，可以实现光学隐身等方面的应用需要。

本发明的技术方案为：一种基于切趾波带片产生局域空心光束的方法，具体包括如下步骤：

1)搭建产生局域空心光束的装置：包括激光器、准直扩束镜、衰减片、分光棱镜、空间光调制器和CCD图像接收器，激光器出射线偏振高斯光束，依次经过准直扩束镜准直、衰减片光强衰减、分光棱镜透射后，透射光束以垂直入射方式到达空间光调制器；

2)设计七环π相移切趾波带片，设定七环半径，像素与空间光调制器液晶屏匹配，得到从中心到最外圈的0、π相间的同心七圆光栅相位片，即为波带片相位图；

3)选择空间光调制器自带透镜相位图，将其与步骤2)所得波带片相位图一同加载到空间光调制器液晶屏上对空间光调制器入射光束进行相位调制；

4)相位调制后光束出射再经过分光棱镜反射，反射光束聚焦为局域空心光束，被CCD图像接收器接收，根据CCD所拍摄的图像与CCD像素计算出暗斑尺寸。

所述经准直扩束镜准直后，其光斑直径等于空间光调制器液晶屏短轴长度。

所述分光棱镜采用透射率与反射率均为50％的分光棱镜。

所述空间光调制器采用反射式纯相位空间光调制器。

所述透镜相位图选择相位值为正值，调制效果相当于凹面镜，凹面镜的焦距等于步骤4)中从空间光调制器出射光经过分光棱镜反射聚焦形成局域空心光束的光程。

本发明的有益效果在于：本发明基于切趾波带片产生局域空心光束的方法，技术方案中波带片相位图为按要求计算机编程得到，其参数易于修改且使用空间光调制器具有调制效率高、能耗低、速度快等优点；透镜相位图为空间光调制器软件自带，其调制效果类似于球面镜，通过调节透镜相位的相位值其对应的球面镜焦距不同，透镜相位的使用省去了选用不同焦距透镜的麻烦；所提供的局域空心光束产生装置结构简单、稳定性好、能量转换效率高且得到的局域空心光束的暗斑区域光强为零，这对于光学隐身方面的应用具有特殊意义。

附图说明

图1为本发明基于切趾波带片产生局域空心光束的装置结构示意图；

图2为本发明中七环π相移切趾波带片结构示意图；

图3为本发明中波带片相位图；

图4为本发明中相位值为20的透镜相位图；

图5为本发明产生的局域空心光束在距离空间光调制器光程36.2cm处光强分布二维图；

图6为本发明产生的局域空心光束在距离空间光调制器光程36.2cm处光强分布一维图。

具体实施方式