[发明专利]一种改变激光聚焦光斑空间方向的方法及装置有效

专利信息
申请号: 201810977715.0 申请日: 2018-08-27
公开(公告)号: CN108957765B 公开(公告)日: 2020-05-19
发明(设计)人: 张静宇;高骥超;刘思垣 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: G02B27/09 分类号: G02B27/09;G02B27/10;G02B27/48
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 李智;曹葆青
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 改变 激光 聚焦 光斑 空间 方向 方法 装置
【权利要求书】:

1.一种改变激光聚焦光斑空间方向的方法,激光经物镜聚焦的聚焦光斑具有空间方向,所述空间方向包括聚焦光斑倾斜方向θ和倾斜角度其特征在于,

对激光光束聚焦之前先对其进行空间啁啾,所述空间啁啾是指将不同光谱分量在空间进行分离,所述空间啁啾的参数用空间啁啾的方向α与光束纵横比β表征;所述光束纵横比是指空间啁啾后的光束宽度与空间啁啾前的光束宽度之比;

通过仿真与实验得到光束纵横比β与聚焦光斑倾斜角度间的映射关系g;

通过仿真与实验得到光束空间啁啾的方向α与聚焦光斑倾斜方向θ间的映射关系f;

取定聚焦光斑的空间方向取值组合根据所述映射关系g和所述映射关系f确定空间啁啾的参数(α,β)的取值,采用该(α,β)的取值对激光光束进行空间啁啾后聚焦,得到空间方向为取定值的聚焦光斑,实现对聚焦光斑空间方向的精确控制。

2.根据权利要求1所述的一种改变激光聚焦光斑空间方向的方法,其特征在于,空间啁啾时采用圆形光栅,当圆形光束以垂直入射角通过光栅时,光束产生色散,不同波长的光以不同的折射角射出,在出射光束横截面上,不同波长的光分布在不同半径的圆环上。

3.根据权利要求2所述的一种改变激光聚焦光斑空间方向的方法,其特征在于,通过改变所述圆形光栅的参数或切换不同的圆形光栅,改变光束的折射角度,从而控制光束的纵横比。

4.根据权利要求2或3所述的一种改变激光聚焦光斑空间方向的方法,其特征在于,空间啁啾时采用可旋转的狭缝选择所需空间啁啾方向的光束通过狭缝,阻挡不需要的光束,从而控制光束空间啁啾的方向。

5.用于实现权利要求1-4任一项所述方法的装置,其特征在于,包括依次同轴设置的圆形光栅、第一透镜、可旋转的狭缝组件以及第二透镜,其中,

所述圆形光栅中光栅的周期结构以同心圆的方式排列,工作时,当圆形光束以垂直入射角通过光栅时,光束产生色散,不同波长的光以不同的折射角射出,在出射光束横截面上,不同波长的光分布在不同半径的圆环上;

所述第一透镜用于将所述圆形光栅的出射光束转化为平行光束,入射至所述狭缝组件;

所述狭缝组件用于通过旋转选择所需空间啁啾方向的光束通过狭缝,阻挡不需要的光束;

所述第二透镜用于对通过所述狭缝组件的光束进行聚焦。

6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,通过改变所述圆形光栅的参数或切换不同的圆形光栅,改变光束的折射角度,从而改变光束的纵横比。

7.根据权利要求5或6所述的装置,其特征在于,所述第一透镜为锥透镜或者空间光调制器。

8.根据权利要求5或6所述的装置,其特征在于,所述第二透镜为球面透镜。

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