一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置及方法制造方法及图纸

本公开提供了一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置及方法，包括依次设置的光源、滤波片、光束扩展仪、反射镜、线偏振片、空间光调制器、第一圆孔、第一透镜、第二圆孔、第二透镜、高斯振幅滤波片和径向偏振转换器；扩束后的光束经过反射镜发射，反射光穿过线偏振片后照到空间光调制器上的全息图上，第一圆孔选择全息图的一级衍射图样，从第一圆孔出射的光依次经过第一透镜、第二圆孔、第二透镜、高斯振幅滤波片和径向偏振转换器后得到矢量厄米非均匀关联光束；本公开能够准确的产生径向偏振厄米非均匀关联光束，相比于传统的厄米非均匀关联光束，光强闪烁进一步的降低，光强强度得到了进一步的加强，能够更好的应用于自由空间光通信。

【技术实现步骤摘要】
一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置及方法
本公开涉及光学
，特别涉及一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。高空间相干性是激光的一个重要特性，研究发现适当的降低相干性使其成为部分相干光时，在光通讯，遥感技术，其具有更好的优势。根据相干结构可以将部分相干光分为均匀关联(或谢尔模型)部分相干光和非均匀关联部分相干光，非均匀关联部分相干光展现出自聚焦，自偏移特性，在湍流介质中有较低的光强闪烁和较高的光强强度，尤其是当激光束用于自由空间光通讯时，非均匀关联分布相干光束的此特性将发挥巨大作用。偏振是光场的一个基本特性，根据偏振态，可以将矢量部分相干光束分为均匀偏振部分相干光束和非均匀偏振部分相干光束(例如径向偏振部分相干光束或角向偏振部分相干光束)。非均匀偏振光束可以减少湍流介质中的光强闪烁，所以将非均匀偏振态和非均匀关联结构结合的径向偏振厄米非均匀关联光束，将更利于减少湍流介质引起的光强闪烁，在光通讯和激光系统中起到很大的作用。本公开专利技术人发现，目前产生非均匀关联光束的研究，包括利用模式展开方法、利用随机相位屏去产生非均匀关联光束的方法以及利用伪模叠加的方法，但是上述方法均是用于产生标量非均匀关联光束，均无法准确的生成非均匀偏振态和非均匀关联结构结合的径向偏振厄米非均匀关联光束。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置及方法，能够准确的产生径向偏振厄米非均匀关联光束(RPHUNC)，相比于传统的厄米非均匀关联光束，光强闪烁进一步的降低，光强强度得到了进一步的加强，能够更好的应用于自由空间光通信。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：本公开第一方面提供了一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置。一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置，包括反射镜以及反射镜反射点两侧的第一支路和第二支路；所述第一支路包括依次设置的光源、滤波片和光束扩展仪，光源的出射端口、光束扩展仪的出射端口与反射镜的反射点共线；所述第二支路包括依次设置的线偏振片、空间光调制器、第一选择元件、第一透镜、第二选择元件、第二透镜、高斯振幅滤波片和径向偏振转换器，线偏振片的中心、第一透镜的中心和第二透镜的中心与反射镜的反射点共线，光束经第一支路和反射点进入第二光路后输出矢量非均匀厄米关联光束。本公开第二方面提供了一种矢量非均匀厄米关联光束的产生方法。一种矢量非均匀厄米关联光束的产生方法，包括以下步骤：按顺序依次沿光路方向设置光源、滤波片、光束扩展仪、反射镜、线偏振片、空间光调制器、第一圆孔、第一透镜、第二圆孔、第二透镜、高斯振幅滤波片、径向偏振转换器和CCD相机；根据预设的模式数量和全息图数量，根据预设权重函数确定每个模式的权重；按照每个模式的权重，将所有全息图加载到空间光调制器上循环播放；通过CCD相机拍摄不同模式下的合成光束的光斑。与现有技术相比，本公开的有益效果是：1、本公开所述的装置及方法，与传统的径向偏振光束(RPPC)相比，径向偏振厄米非均匀关联光束(RPHNUC)有着独特的传输特性，具体表现为，即使在很长的传播距离，RPHNUC也能保持空心分布，径向偏振态也能很好的保持；并且在中等距离RPHNUC存在自聚焦和独特的演化特性；RPHNUC光束存在着很强的鲁棒结构，在多种应用中有着很好的应用潜力，如可以在自由空间光通信中用作信息传递，其自身的部分相干和非均匀特性也可以用于粒子捕获，另外其自身的空间结构和偏振特性可以用于偏振敏感成像等应用中。2、本公开所述的装置及方法，通过依次设置的光源、滤波片、光束扩展仪、反射镜、线偏振片、空间光调制器、第一圆孔、第一透镜、第二圆孔、第二透镜、高斯振幅滤波片和径向偏振转换器，能够准确的产生矢量偏振厄米非均匀关联光束，相比于传统的厄米非均匀关联光束，光强闪烁进一步的降低，光强强度得到了进一步的加强，能够更好的应用于自由空间光通信。3、本公开所述的装置及方法，利用圆孔选择全息图的一级衍射图样，接着从第一圆孔出来的光再经过薄透镜，然后经过用于移除额外光线的第二圆孔，然后再通过准直透镜和高斯振幅滤波片得到最终的厄米非均匀关联光束，极大的提高了生成的光束的准确性，有效的去除了干扰光的影响。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开实施例1提供的矢量厄米非均匀关联光束的产生装置的结构示意图。图2为本公开实施例1提供的不同阶数的RPHUNC光束在不同传输距离处的强度分布图。图3为本公开实施例1提供的不同阶数的RPHNUC光束分量Sx和Sy在一定的传输距离时的实验结果图。1、氦氖激光器；2、滤波片；3、光束扩展仪；4、反射镜；5、线偏振片；6、空间光调制器；7、第一圆孔；8、薄透镜；9、第二圆孔；10、准直透镜；11、高斯振幅滤波片；12、径向偏振转换器；13、CCD相机；14、计算机。具体实施方式下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1：如图1所示，本公开实施例1提供了一种矢量厄米非均匀关联光束的产生装置，包括按照光路方向依次设置的氦氖激光器1、滤波片(NDF)2、光束扩展仪(BE)3、反射镜(RM)4、线偏振片(LP)5、空间光调制器(SLM)6、第一圆孔(CA1)7、薄透镜(L1)8、第二圆孔(CA2)9、准直透镜(L2)10、高斯振幅滤波片(GAF)11和径向偏振转换器(RPC)12；所述高斯振幅滤波片后侧的观察平面上设有CCD相机13，被配置为记录不同模式下的厄米非均匀关联光束在不同位置以及不同传输距离处的光强分布.所述空间光调制器(SLM)6和CCD相机13均与计算机(PC)通信连接。其产生过程为：一束从氦氖激光器出来的单色激光束，依次经过一个中性密度滤波片(NDF)和一个光束扩展仪(BE)，然后经过一个反射镜(RM)反射，然后经过一个线偏振片(LP)，然后再经过一个空间光调制器(SLM)；SLM是一个用计算机全息法设计的相位光栅，然后用圆孔(CA1)选择全息图的一级衍射图样，接着本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置，其特征在于，包括反射镜以及反射镜反射点两侧的第一支路和第二支路；/n所述第一支路包括依次设置的光源、滤波片和光束扩展仪，光源的出射端口、光束扩展仪的出射端口与反射镜的反射点共线；/n所述第二支路包括依次设置的线偏振片、空间光调制器、第一选择元件、第一透镜、第二选择元件、第二透镜、高斯振幅滤波片和径向偏振转换器，线偏振片的中心、第一透镜的中心和第二透镜的中心与反射镜的反射点共线，光束经第一支路和反射点进入第二光路后输出矢量非均匀厄米关联光束。/n

【技术特征摘要】
1.一种矢量非均匀厄米关联光束的产生装置，其特征在于，包括反射镜以及反射镜反射点两侧的第一支路和第二支路；
所述第一支路包括依次设置的光源、滤波片和光束扩展仪，光源的出射端口、光束扩展仪的出射端口与反射镜的反射点共线；
所述第二支路包括依次设置的线偏振片、空间光调制器、第一选择元件、第一透镜、第二选择元件、第二透镜、高斯振幅滤波片和径向偏振转换器，线偏振片的中心、第一透镜的中心和第二透镜的中心与反射镜的反射点共线，光束经第一支路和反射点进入第二光路后输出矢量非均匀厄米关联光束。


2.如权利要求1所述的矢量非均匀厄米关联光束的产生装置，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜组成4f光学系统。


3.如权利要求1所述的矢量非均匀厄米关联光束的产生装置，其特征在于，所述高斯振幅滤波片后侧的观察平面上设有CCD相机，被配置为记录不同模式下的厄米非均匀关联光束在不同位置以及不同传输距离处的光强分布。


4.如权利要求1所述的矢量非均匀厄米关联光束的产生装置，其特征在于，所述光源为氦氖激光器；
或者，所述第一选择元件和第二选择元件均为圆孔。


5.如权利要求1所述的矢量非均匀厄米关联光束的产生装置，其特征在于，光束扩展仪扩束后的光斑能够覆盖空间光调制器上的全息图。


6.如权利要求1所述的矢量非均匀厄米关联光束的产生装置，其特征在于，所述空间光调制器与计算机终端连接，且所述空间光调...

【专利技术属性】
技术研发人员：余佳益，林蓉，刘永雷，高雅茹，蔡阳健，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37