[发明专利]一种利用光束空间相干结构实现角锥场整形的方法和系统

权利要求书

1.一种利用光束空间相干结构实现角锥场整形的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、部分相干光源发出平行光，所述平行光正入射至角锥的平面并在角锥的锥面上发生折射；

S2、经所述角锥折射的光束出射并在光轴处聚焦，形成聚焦光场；所述聚焦光场包括多个与光轴重合的连续焦点；

S3、光束经所述角锥聚焦后继续在自由空间传输，实现角锥场整形，

其中，所述部分相干光源为多高斯谢尔模源，所述多高斯谢尔模源发出的光束的相干结构为多高斯关联,改变S1中所述部分相干光源的光束阶数以调节光束的相干结构；

利用以下柯林斯积分公式计算多高斯谢尔模源经过角锥之后在ABCD光学系统的传输：

其中，r₁、r₂为输出平面上的两个位置矢量，A、B、C、D为光学系统的矩阵元，T表示角锥的振幅透过率,W(ρ₁,ρ₂)表示多高斯关联的谢尔模源的交叉谱密度：

且

式中，n_d表示锥透镜在介质中的相对折射率，D为角锥的最大厚度，α表示角锥的顶角，R为锥透镜的光瞳半径，j是虚数单位，k代表波矢；

光束自角锥场聚焦之后在自由空间传输，自由空间的传输矩阵为：

2.如权利要求1所述的利用光束空间相干结构实现角锥场整形的方法，其特征在于，所述多高斯关联的关联函数的表达式为：其中，M是光束阶数，ρ₁、ρ₂是源平面上任意两点的位置矢量，σ和δ分别表示光束的光斑尺寸和相干长度。

3.如权利要求1所述的利用光束空间相干结构实现角锥场整形的方法，其特征在于，S1中所述平行光从空气正入射至角锥平面。

4.如权利要求1所述的利用光束空间相干结构实现角锥场整形的方法，其特征在于，S1中所述角锥在空气中的折射率为1.51630。

5.一种利用光束空间相干结构实现角锥场整形系统，基于权利要求1所述的利用光束空间相干结构实现角锥场整形的方法，其特征在于，包括依次设置的多高斯谢尔模源、角锥和光探测器，所述多高斯谢尔模源发出相干结构可调制的光束，所述多高斯谢尔模源发出的光束的相干结构为多高斯关联。

6.如权利要求5所述的利用光束空间相干结构实现角锥场整形系统，其特征在于，所述光探测器为CCD或CMOS。