[发明专利]包括多平面光转换设备的用于处理光辐射的设备

说明书

用于处理光辐射的设备(1)，包括：‑光学输入端(2)，其用于接收来自光源(3)的输入光束并且用于使输入辐射在设备(1)中传输；光学输出端(4)，其用于发射具有预定空间参数的输出光束；MPLC转换设备(5)，其布置在光学输入端(2)与光学输出端(4)之间，并且配置为在分离平面(7)中将输入辐射在空间上分离为有用辐射和干扰辐射，所述有用辐射为目标模式且传输到光学输出端(4)。处理设备还包括至少一个用于阻挡干扰辐射的设备(8)，阻挡设备布置于分离平面(7)，使得干扰辐射不会对输出光束作出贡献。

技术领域

本发明涉及用于处理光辐射的光学设备，该光学设备例如用于模式滤波和/或用于对该光束进行整形，该光学设备包括用于转换多平面光的设备。

背景技术

自由空间光束整形可能在许多应用中很重要。这些应用包括：

·通过激光对材料进行加工、钻孔、精密切割和表面处理，

·成像，尤其是显微镜学，

·激光雷达检测，

·自由空间光学通信。

用于光束的空间整形的任何设备都可能对该光束的空间参数敏感。实际上，如果光束的空间参数不是在整形设备的设计期间所预见的那些空间参数，则可能会损害光束的空间整形的质量。

当光束的空间参数很关键时，通常利用一个或更多个光阑以及可能的成像光学系统对入射光束进行幅度滤波。该方法将入射光束的位置和/或方向和/或尺寸的变化转换为光功率的损失和该光束的变形。尽管该方法具有易于实现的优点，但是只能部分地限制入射光束的位置和/或方向和/或尺寸的变化对光束参数的影响，正如设计设备时所假设的那样。另外，幅度滤波的本质涉及光功率的初始成本。

通过US9250454和US2017010463已知的用于转换多平面光的光学设备(由缩写MPLC(Multi Plane Light Conversion)表示)可以进行光辐射的任何酉空间变换。

从理论的角度来看，正如在Morizur等人的“Programmable unitary spatialmode manipulation”(J.Opt.Soc.Am.A/Vol.27，No.11/2010年11月)中所公开的，酉空间变换可以有效地分解为一系列的初等变换，每个初级变换都会影响光辐射的横向相位轮廓。在实践中，MPLC组件通常采用3至25次初级变换(这不对此技术构成任何限制)。

本发明提出了一种用于处理光辐射的设备(例如允许对光辐射进行模式滤波和/或整形)。该设备实现了MPLC设备，其与已知的基于光阑的方法的不同在于可以在限制光功率损失的同时更完整地处理输入光束。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于处理光辐射的设备，包括：

-光学输入端，其用于接收来自光源的输入光束并且用于使输入辐射在设备中传输；

-光学输出端，其用于发射具有预定空间参数的输出光束；

-MPLC转换设备，其布置在光学输入端与光学输出端之间，并且配置为在分离平面中将输入辐射在空间上分离为有用辐射和干扰辐射，所述有用辐射为目标模式且传输到光学输出端；

-至少一个用于阻挡干扰辐射的设备，其布置于分离平面，使得干扰辐射不会对输出光束作出贡献。

根据本发明的其他有利的和非限制性的特征，单独或以任何技术上可行的组合进行：

-处理设备包括透射设备，所述透射设备用于对有用辐射进行整形并对输出光束进行整形；

-处理设备包括多个阻挡设备，所述多个阻挡设备分别布置于干扰辐射的一部分在空间上分离的多个分离平面；

-阻挡设备包括吸收、散射或反射光学元件；