一种产生动态可调平顶光束的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种产生动态可调平顶光束的装置及方法，包括光源组件，其发出线偏振光；空间光调制器，其位于所述光源组件的一侧，所述线偏振光输入至所述空间光调制器，所述空间光调制器将所述线偏振光整形为多高斯光束输出；4F成像系统和第一透镜，所述4F成像系统和第一透镜依次设置在所述光源组件的另一侧；所述多高斯光束依次经过所述4F成像系统和第一透镜，并在所述第一透镜的焦平面上输出平顶光束；光强分布探测组件，其位于第一透镜的焦平面上，用于探测所述平顶光束的光强分布。其能够将线偏振光整形为多高斯光束，通过空间光调制器改变多高斯光束的一些参数实现动态调控，且将多高斯光束能够整形为平顶光束。高斯光束能够整形为平顶光束。高斯光束能够整形为平顶光束。

【技术实现步骤摘要】
一种产生动态可调平顶光束的装置及方法


[0001]本专利技术涉及平顶光束
，尤其是指一种产生动态可调平顶光束的装置及方法。

技术介绍

[0002]平顶光束在横截面上能量分布是均匀的，因此在许多领域得到广泛应用，如激光材料加工、激光核聚变、雷达、光刻、光学生物医学等。
[0003]目前，平顶光束的产生方法主要分成两类，一类是将已知光束如高斯光束整形成平顶光束如非球面透镜系统、微透镜阵列、衍射光学元件等等。这类方法要么对已知光束严格，要么对光学元件严格要求。所需要的光学元件制备工艺复杂，对精度的要求特别高，灵活度不高。
[0004]另一类是直接设计产生平顶光束的激光器，如利用激光腔内的相位调节镜与谐振腔镜对腔内激光的相位延迟进行径向调制，实现耦合输出偏振片反射率的径向调制，但是该类激光器的成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种产生动态可调平顶光束的装置及方法，其能够将线偏振光整形为多高斯光束，通过空间光调制器改变多高斯光束的一些参数实现动态调控，且将多高斯光束能够整形为平顶光束。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种产生动态可调平顶光束的装置，包括光源组件，其发出线偏振光；空间光调制器，其位于所述光源组件的一侧，所述线偏振光输入至所述空间光调制器，所述空间光调制器将所述线偏振光整形为多高斯光束输出；4F成像系统和第一透镜，所述4F成像系统和第一透镜依次设置在所述光源组件的另一侧；所述多高斯光束依次经过所述4F成像系统和第一透镜，并在所述第一透镜的焦平面上输出平顶光束；光强分布探测组件，其位于所述第一透镜的焦平面上，所述光强分布探测组件用于探测所述平顶光束的光强分布。
[0007]作为优选的，所述光源组件包括氦氖激光器和光学扩束镜；所述光学扩束镜位于所述氦氖激光器下方，所述氦氖激光器发出的线偏振光束输入至所述光学扩束镜，所述光学扩束镜将所述线偏振光束扩宽并调整为平面波输出。
[0008]作为优选的，所述光源组件还包括偏振片和半波片，所述偏振片位于所述光学扩束镜的下方，所述平面波经过所述偏振片，所述偏振片滤除所述平面波中的非线偏振部分并输出线偏振光；所述半波片设置在所述偏振片的下方并对所述线偏振光进行旋转；所述偏振片和半波片相互配合以消除背景光对实验产生的影响。
[0009]作为优选的，所述半波片的下方设置有分束镜；所述分束镜对所述线偏振光一分为二，将所述线偏振光分为反射光部分和透射光部分；所述反射光部分被输入至所述空间光调制器。
[0010]作为优选的，所述4F成像系统包括依次设置的第二透镜和第三透镜，所述第二透镜的焦距和第三透镜的焦距相等。
[0011]作为优选的，所述第二透镜的焦距和第三透镜的焦距均为150mm。
[0012]作为优选的，所述4F成像系统还包括光阑，所述光阑设置在所述第二透镜和第三透镜之间。
[0013]作为优选的，所述光强分布探测组件包括CCD电荷耦合器件，CCD电荷耦合器件位于所述第一透镜的焦平面上以拍摄所述平顶光束的光强分布。
[0014]一种产生动态可调平顶光束的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取线偏振光；S2、利用复屏法，使用空间光调制器对所述线偏振光进行整形，将所述线偏振光整形为多高斯光束输出；S3、将输出的所述多高斯光束依次经过4F成像系统和第一透镜，最终在所述第一透镜的焦平面上输出平顶光束。
[0015]作为优选的，所述S2中，利用“复屏法将所述线偏振光整形为多高斯光束输出”，具体包括：
[0016]建立交叉谱密度函数模型：
[0017][0018]其中，表示源平面上多高斯光束的坐标，M表示多高斯光束的阶数，σ0表示束腰，δ
x
表示x方向上的相干宽度，δ
y
表示y方向上的相干宽度,为归一化系数；
[0019]根据所述交叉谱密度函数模型获取多高斯光束的H函数和p函数：
[0020]H(ρ，v)＝exp(
‑
σρ2)exp[
‑
i(xv
x
+yv
y
)]；
[0021][0022]其中，p(v)是任意的非负权重函数，H(ρ，v)＝τ(ρ)h(ρ,v)是任意核函数，σ表示与多高斯光束束腰相关的参数，α和β表示与多高斯光束的相干宽度有关的参数；
[0023]对上述多高斯光束的H函数和p函数中的σ、α和β进行取值，得到多
[0024]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0025]1、本专利技术通过设置光源组件、空间光调制器、4F成像系统、第一透镜和光强分布探测组件，实现搭建产生动态可调平顶光束的光路装置，结构简单，成本低，能耗少。
[0026]2、本专利技术的光源组件发出的线偏振光经过空间光调制器整形为多高斯光束输出，改变多高斯光束的一些参数能够实现动态调控。高斯光束依次经过4F成像系统和第一透镜，实现高斯光束将转换为平顶光束输出。
附图说明
[0027]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：
[0028]图1为本专利技术的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术的平顶光束的剖面图；
[0030]图3为本专利技术的平顶光束的光强分布曲线图。
[0031]说明书附图标记说明：1
‑
氦氖激光器，2
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光学扩束镜，3
‑
偏振片，4
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半波片，5
‑
空间光调制器，6
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分束镜，7
‑
第二透镜，8
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光阑，9
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第三透镜，10
‑
第一透镜，11
‑
电荷耦合器件，12
‑
第二计算机，13
‑
第一计算机。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0033]参照图1所示，本专利技术公开了一种产生动态可调平顶光束的装置，包括：
[0034]光源组件、空间光调制器5、4F成像系统、第一透镜10和光强分布探测组件。
[0035]上述光源组件能够发出线偏振光。其中，上述光源组件包括由上而下依次设置的氦氖激光器1、光学扩束镜2、偏振片3和半波片4。
[0036]其中，上述氦氖激光器1能够发出一束完全相干线偏振光，上述完全相干线偏振光束输入至上述光学扩束镜2，上述光学扩束镜2能够将上述完全相干线偏振光束进行扩宽并将上述完全相干线偏振光调整为平面波。
[0037]上述平面波经过上述偏振片3，上述偏振片3将平面波中的非线偏振部分进行滤除并将上述平面波转换为线偏振光进行输出。
[0038]上述半波片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产生动态可调平顶光束的装置，其特征在于，包括：光源组件，其发出线偏振光；空间光调制器，其位于所述光源组件的一侧，所述线偏振光输入至所述空间光调制器，所述空间光调制器将所述线偏振光整形为多高斯光束输出；4F成像系统和第一透镜，所述4F成像系统和第一透镜依次设置在所述光源组件的另一侧；所述多高斯光束依次经过所述4F成像系统和第一透镜，并在所述第一透镜的焦平面上输出平顶光束；光强分布探测组件，其位于所述第一透镜的焦平面上，所述光强分布探测组件用于探测所述平顶光束的光强分布。2.根据权利要求1所述的产生动态可调平顶光束的装置，其特征在于，所述光源组件包括氦氖激光器和光学扩束镜；所述光学扩束镜位于所述氦氖激光器下方，所述氦氖激光器发出的线偏振光束输入至所述光学扩束镜，所述光学扩束镜将所述线偏振光束扩宽并调整为平面波。3.根据权利要求2所述的产生动态可调平顶光束的装置，其特征在于，所述光源组件还包括偏振片和半波片，所述偏振片位于所述光学扩束镜的下方，所述平面波经过所述偏振片，所述偏振片滤除所述平面波中的非线偏振部分并输出线偏振光；所述半波片设置在所述偏振片的下方并对所述线偏振光进行旋转；所述偏振片和半波片相互配合以消除背景光对实验产生的影响。4.根据权利要求3所述的产生动态可调平顶光束的装置，其特征在于，所述半波片的下方设置有分束镜；所述分束镜对所述线偏振光一分为二，将所述线偏振光分为反射光部分和透射光部分；所述反射光部分被输入至所述空间光调制器。5.根据权利要求1所述的产生动态可调平顶光束的装置，其特征在于，所述4F成像系统包括依次设置的第二透镜和第三透镜，所述第二透镜的焦距和第三透镜的焦距相等。6.根据权利要求5所述的产生动态可调平顶光束的装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏玉宁，王海云，刘琳，陈亚红，王飞，蔡阳健，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：