[实用新型]一种涡旋光束生成系统及相位调制组合装置

权利要求书

1.一种相位调制组合装置，其特征在于：包括两个反射式衍射光学元件，两个反射式衍射光学元件的相位分别设置为Aθ²和-Aθ²，A为常数，用于控制所得涡旋光束的拓扑数的变化范围，所得涡旋光拓扑数取从0到4Aπ区间内的所有整数，θ为以反射式衍射光学元件的中心为原点的方位角，两个反射式衍射光学元件设置在光路上，激光束经两个反射式衍射光学元件依次反射后被附上设定拓扑数的螺旋相位因子，变为环形涡旋光束，通过旋转一个或两个反射式衍射光学元件控制两个反射式衍射光学元件的角度差，来调整所得涡旋光束的拓扑数，当两个反射式衍射光学元件的角度差增加所得涡旋光束的拓扑数增加1。

2.根据权利要求1所述的相位调制组合装置，其特征在于：所述反射式衍射光学元件为圆形；反射式衍射光学元件采用反射式螺旋相位镜。

3.根据权利要求1所述的相位调制组合装置，其特征在于：所述反射式衍射光学元件设有以中心为原点，高度随方位角变化的具有螺旋形状的台阶面，其表面形状只与相位设置和激光波长有关，其表面形状与相位设置和激光波长的对应关系为其中λ为激光波长，为设置的相位，D为端面的高度。

4.根据权利要求3所述的相位调制组合装置，其特征在于：所述反射式衍射光学元件包括两个端面，所述反射式衍射光学元件的一个端面为平面端面，另一个端面为以中心为原点，高度随方位角变化的具有螺旋形状的台阶反射面，入射光经过台阶反射面反射，改变入射光的光程来改变相位。

5.根据权利要求1所述的相位调制组合装置，其特征在于：两个反射式衍射光学元件的角度差必须为的整数倍，所得光束才为涡旋光，拓扑数为这个倍数。

6.根据权利要求1所述的相位调制组合装置，其特征在于：还包括两个聚焦镜，两个聚焦镜位于第一反射式衍射光学元件与第二反射式衍射光学元件之间的光路上，两个聚焦镜用于将第一反射式衍射光学元件的像面传输到第二反射式衍射光学元件处，形成4F系统，其中，第一聚焦镜(7)的焦距为F₁，第二聚焦镜(8)的焦距为F₂，第一聚焦镜(7)到第一螺旋相位镜(3)的距离L₁＝F₁，第一聚焦镜(7)到第二聚焦镜(8)的距离L₂＝F₁+F₂，第二聚焦镜(8)到第二螺旋相位镜(4)的距离L₃＝F₂。

7.根据权利要求1所述的相位调制组合装置，其特征在于：两个反射式衍射光学元件中的第一反射式衍射光学元件与第一驱动装置连接，通过第一驱动装置驱动第一反射式衍射光学元件绕其中心轴线转动，

或/和，两个反射式衍射光学元件中的第二反射式衍射光学元件与第二驱动装置连接，通过第二驱动装置驱动第二反射式衍射光学元件绕其中心轴线转动。

8.一种涡旋光束生成系统，其特征在于：包括准直单元(2)、聚焦单元(5)以及如权利要求1至7任一所述的相位调制组合装置，所述相位调制组合装置设置在准直单元(2)与聚焦单元(5)之间的光路上；

所述准直单元(2)用于对输入激光进行准直处理，得到准直激光束；

所述相位调制组合装置的两个反射式衍射光学元件用于将准直单元出射的准直激光束依次反射后附上设定拓扑数的螺旋相位因子，使激光束变为半径大小可调的环形涡旋光束；

所述聚焦单元(5)用于对相位调制组合装置出射的环形光束进行聚焦，得到环形能量分布的光斑。

9.根据权利要求8所述的涡旋光束生成系统，其特征在于：在所述准直单元(2)之前，还设置有激光器(1)，该激光器(1)出射的激光作为所述准直单元(2)的输入激光，该激光器出射的激光为光强呈高斯分布的激光。