[发明专利]一种基于级联衍射光学元件的可变楔角轴锥镜系统

权利要求书

1.一种基于级联衍射光学元件的可变楔角轴锥镜系统，其特征在于，所述系统包括通过级联方式连接的且调制相位相反的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，并通过改变所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件之间的夹角，获得不同楔角的等效轴锥镜系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于级联衍射光学元件的可变楔角轴锥镜系统，其特征在于，通过对所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的调制相位分别进行离散化处理来消除傍生轴锥镜效应，得到唯一的等效轴锥镜系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于级联衍射光学元件的可变楔角轴锥镜系统，其特征在于，所述第一衍射光学元件的相位调制函数为第二衍射光学元件的相位调制函数为其中，r为径向半径，

为径向的角度，m为一个相位系数，i为虚数单位。

4.根据权利要求1所述的一种基于级联衍射光学元件的可变楔角轴锥镜系统，其特征在于，在极坐标下，所述第一衍射光学元件的相位调制函数和第二衍射光学元件的相位调制函数分别为：

其中，r为径向半径，为径向的角度；

设所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件之间的夹角为θ，则级联之后的相位调制函数为：

对上式中的进行泰勒展开：

因此：

如果r和在函数φ中相互独立，即：

令则

即，所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件在满足的条件下，若函数φ_r(r)只与r有关，与参数无关，则衍射光学元能够性能同类转换。

5.根据权利要求4所述的一种基于级联衍射光学元件的可变楔角轴锥镜系统，其特征在于，令级联的第一衍射光学元件的调制函数为T₁和第二衍射光学元件的调制函数为T₂，

第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的相位具有完全相反的性质，在极坐标下，相位函数的r和完全独立，m为一个相位系数；

级联之后，所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的夹角为θ，则整体的相位调制函数为：

在调制系数m确定情况下，通过旋转改变两个衍射光学元件之间的夹角，得到不同楔角的等效轴锥系统，其等效楔角为：

6.根据权利要求4所述的一种基于级联衍射光学元件的可变楔角轴锥镜系统，其特征在于，根据夹角的周期性，夹角为θ的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，还具有一个对应的夹角为θ-2π的调制相位，其表达式为：

T′＝exp[imr(θ-2π)]

其等效的轴锥楔角为：

即存在傍生的不同楔角的轴锥系统，将两个衍射光学元件的调制相位进行离散化，具体处理方式如下所示：

其中f(*)函数为将mr进行离散化，即将mr进行四舍五入，近似为最近的整数值，从而消除此级联系统的傍生效应。