一种基于导模共振亚波长光栅编码的光束近场整形方法技术

本发明专利技术涉及一种基于导模共振亚波长光栅编码的光束近场整形方法，属于光束近场整形技术领域，在光束的传输光路中离轴放置光栅编码器件，根据整形光束的期望输出，对光栅编码器件进行编码，光束经光栅编码器件透射后分束为0级衍射光束和－1级衍射光束，所述光束为线偏振光，所述0级衍射光束经过光学滤波系统滤除高频分量，实现对光束的近场整形，本发明专利技术通过在光路中放置导模共振亚波长光栅编码器件，在空域上调控光场在不同衍射级次上的能量分配比例，光栅编码器件可采用光栅刻蚀角度编码或光栅刻蚀面积编码方式，通过后续联接光学滤波系统，仅保留0级衍射光束的低频分量，实现对线偏振光束的近场整形。

A near-field shaping method based on guided mode resonance sub wavelength grating coding

【技术实现步骤摘要】
一种基于导模共振亚波长光栅编码的光束近场整形方法
本专利技术属于光束近场整形
，具体地说涉及一种基于导模共振亚波长光栅编码的光束近场整形方法。
技术介绍
在高能量、高功率激光研究及其相关应用领域，对于光束近场强度分布通常具有较高要求，相应地衍生出了光束近场整形的实际需求。例如，为了精确测量相关装置中大口径光学元件的激光损伤阈值，需提供光强分布较为均匀的测试光束；为了保障高能量、高功率激光装置的安全稳定运行，需严格控制光束近场强度分布的调制度，以避免小尺度自聚焦引起的光学元件损伤；激光系统中放大光路模块对应的增益通常为空间非均匀分布，为最终获得符合预期的近场输出，往往需对光束近场进行整形。此外，在高能量、高功率激光装置中，在高通量运行条件下，为避免前级光学元件中已存在局部损伤点的进一步恶化并规避其对下游光路传输带来的不利影响，需在光路中相应位置处对光束进行局部遮蔽，其本质上仍属于光束近场整形。现有用于光束近场整形的光学器件，主要包括空间光调制器、数字微镜、二元光学元件、软边光阑、光楔阵列、双折射透镜等(参考文献：High-damag本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导模共振亚波长光栅编码的光束近场整形方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：在光束的传输光路中离轴放置光栅编码器件，根据整形光束的期望输出，对光栅编码器件进行编码，光束经光栅编码器件透射后分束为0级衍射光束和－1级衍射光束，其中，0级衍射光束为整形光束的期望输出，所述光束为线偏振光；/nS2：所述0级衍射光束经过光学滤波系统滤除高频分量，实现对光束的近场整形。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于导模共振亚波长光栅编码的光束近场整形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在光束的传输光路中离轴放置光栅编码器件，根据整形光束的期望输出，对光栅编码器件进行编码，光束经光栅编码器件透射后分束为0级衍射光束和－1级衍射光束，其中，0级衍射光束为整形光束的期望输出，所述光束为线偏振光；
S2：所述0级衍射光束经过光学滤波系统滤除高频分量，实现对光束的近场整形。


2.根据权利要求1所述的光束近场整形方法，其特征在于，光栅编码器件包括基底以及位于基底上的多个光栅，所述光栅为矩形光栅，且光栅背脊区域与基底采用相同的介质材料制得。


3.根据权利要求2所述的光束近场整形方法，其特征在于，步骤S1中，为保证光束经过光栅编码器件透射后，仅存在0、－1级两个衍射级次，则光束入射至光栅的入射角需满足：

λ为光束波长，其中，d＝b+g，d表示光栅周期，b表示单个光栅背脊区域宽度，g表示单个光栅凹槽区域宽度，且0.5λ＜d＜1.5λ。


4.根据权利要求3所述的光束近场整形方法，其特征在于，在不同占空比f条件下，光束中的TE偏振分量始终存在两个导模，则：









其中，k0＝2π/λ，nb、ng分别表示光栅脊背、沟槽区域的折射率，所对应的模式为导模，存在的两个导模对应的等效折射率记为


5.根据权利要求4所述的光束近场整形方法，其特征在于，当TE偏振分量中两个导模经过光栅传播后累积的相位差满足公式：

h表示光栅凹槽深度，此时，导模干涉相消，光束TE偏振分量所对应导模被完全耦合至－1级衍射光束中，即TE偏振分量的0级衍射效率为0。


6.根据权利要求5所述的光束近场整形方法，其特征在于，步骤S1中，采用面积编码方式对光栅编码器件进行编码，包括以下步骤：
(1)将光束的空间光强分布、光束的期望输出分别记为Iin(x，y)、Io...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾发，代万俊，张晓璐，薛峤，李森，田晓琳，宗兆玉，龙蛟，梁樾，赵军普，张君，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51