双频液晶锥透镜、控制方法、调整装置和激光整形装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于透镜技术领域，尤其涉及一种双频液晶锥透镜、控制方法、调整装置和激光整形装置。本发明专利技术的双频液晶锥透镜，包括第一电极、液晶层、第二电极和第三电极；所述液晶层为双频液晶层；在沿与第一电极所在平面垂直的方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为D1，所述第二电极的与第三电极之间的距离为D2，其中0≤D2≤0.4，0.3+D2/2≤D1≤0.7

【技术实现步骤摘要】
双频液晶锥透镜、控制方法、调整装置和激光整形装置


[0001]本专利技术属于透镜技
，具体是一种双频液晶锥透镜、控制方法、调整装置和激光整形装置。

技术介绍

[0002]锥透镜是一种可以按照某一角度对入射光线进行折射的光学元件。利用经过锥透镜折射后的光束之间的干涉和衍射，可以使得锥透镜的焦线变得很长，并能够沿着光轴产生的一条长的焦距线。通过锥透镜的高斯光束在焦线上光场有一个均匀的强度分布。锥透镜的前述特点使它得到了广泛的应用，比如用于高敏感的巧光测量，用于产生非共线的谐波，用来进行纳米粒子筛选，用锥透镜替代球透镜解决离焦问题，利用锥透镜获得一个成像物体的深度信息等。此外当一束高斯光束透过锥透镜后，会变成一束贝塞尔光束射出，从而可以大大减少衍射的影响。目前除了利用锥透镜产生贝塞尔光束之外，还有其它几种产生贝塞尔光束的方法。例如可以利用在传统会聚透镜后焦面加入一个带环形通光孔径的光阑产生贝塞尔光束，例如可以利用空间光调制器产生贝塞尔光束，又例如可以利用TAG lens产生贝塞尔光束；
[0003]但是采用在传统会聚透镜后焦面加入一个带环形通光孔径的光阑的方法所产生贝塞尔光束的焦深不如传统锥透镜的焦深大；采用空间光调制器产生贝塞尔光束的方法成本高，且调制函数复杂；采用TAG lens产生贝塞尔光束的方法所形成的锥透镜的最小底角受锥形腔体和液体介质的影响，而无法对其最小底角进行方便，快速，实时地调节。
[0004]目前，多采用锥透镜来来产生贝塞尔光束。但是使用锥透镜产生贝塞尔光束时，由于贝塞尔
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高斯光束的最大无衍射距离与锥透镜的最小底角成反比，因此要想获得更大的贝塞尔
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高的斯光束的最大无衍射距离，就需要最小底角值更小的锥透镜，如图1所示，图1这种α角为锥透镜的最小底角。但是传统的锥透镜由于工艺的限制，锥透镜的最小底角受到限制，为0.5度至1度左右，这严重限制了所产生的贝塞尔
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高斯光束的最大无衍射距离，因此采用现有技术的锥透镜也无法获得更大景深和清晰度更高的图像。并且，由于传统的锥透镜制造完成后锥透镜最小底角就已经固定，如果要改变其最小底角，只有更换锥透镜，因此在实际应用中没法实现快速实时地进行最小底角的调整，因此传统的锥透镜无法适用于需要快速实时地改变最小底角的应用场合。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种转双频液晶锥透镜及其控制方法、最小底角调整装置和激光整形装置，用以解决现有技术中的锥透镜最小底角值过大，致使锥透镜产生的贝塞尔
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高斯光束的最大无衍射距离短，以及锥透镜最小底角无法快速实时调整的技术问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种双频液晶锥透镜，包括沿通光方向依次设置的第一电极、液晶层、第二电极和第三电极；
[0008]所述第一电极层为透明电极，所述第二电极为圆孔状电极，所述第三电极为透明电极，所述液晶层为双频液晶层；
[0009]在沿与第一电极所在平面垂直的方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为D1，所述第二电极与第三电极之间的距离为D2，其中0≤D2≤0.4，0.3+D2/2≤D1≤0.7
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D2/2，其中D1和D2的单位为mm；
[0010]所述第二电极和第一电极之间接收第一驱动电压v1，所述第三电极和第一电极之间接收第二驱动电压v2，所述第一驱动电压和第二驱动电压为交流电压，所述第一驱动电压和第二驱动电压的频率不同。
[0011]优选地，所述第一驱动电压v1和第二驱动电压v2的电压值满足：0≤v2≤40，0≤v1≤v2
×
3/4+30，其中v1和v2的单位为V。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种调整装置，用于调整双频液晶锥透镜的最小底角，所述调整装置包括驱动电源第一方面所述的双频液晶液晶锥透镜，所述驱动电源包括第一电压输出模块和第二电压输出模块，所述第一电压输出模块所输出的电压的频率与第二电压输出模块所输出的电压的频率不同，所述第一电压输出模块用于输出第一驱动电压，所述第二电压输出模块用于输出第二驱动电压。
[0013]优选地，所述第一电压输出模块的输出电压的大小可调，和/或
[0014]第二电压输出模块的输出电压的大小可调。
[0015]优选地，所述第一电压输出模块的输出电压的频率可调，和/或
[0016]第二电压输出模块的输出电压的频率可调。
[0017]优选地，所述调整装置还包括控制电路，所述控制电路与所述驱动电源电连接，所述控制电路用于根据接收的锥透镜最小底角调整信号控制驱动电源的输出的驱动电压的大小。
[0018]优选地，所述控制电路还用于根据接收的驱动电压频率调整信号控制驱动电源的输出的驱动电压的频率。
[0019]第三方面，本专利技术提供一种双频液晶锥透镜控制方法，用于控制第一方面所述的双频液晶锥透镜，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0020]S21：获取双频液晶锥透镜的目标最小底角；
[0021]S22：根据所述双频液晶锥透镜的目标最小底角确定用于驱动双频液晶锥透镜的第一驱动电压的大小和第二驱动电压的大小；
[0022]S23：根据所述第一驱动电压的大小和第二驱动电压的大小在第二电极和第一电极之间加载第一驱动电压，在第三电极和第一电极之间加载第二驱动电压，所述第一驱动电压的频率和第二驱动电压的频率不同。
[0023]第四方面，本专利技术提供一种激光整形装置，其特征在于，包括激光光源、驱动电路和第一方面所述的双频液晶液晶锥透镜，所述激光光源用于产生并发射激光，所述双频液晶液晶锥透镜用于利用所述激光产生贝塞尔光束，所述驱动电路用于为双频液晶液晶锥透镜提供第一驱动电压和第一驱动电压。
[0024]优选地，所述激光整形装置还包括驱动控制电路，所述驱动控制电路用于接收驱动电压的预设值，并控制驱动电路按照驱动电压的预设值输出相应的第一驱动电压和第二驱动电压。
[0025]有益效果：本专利技术的双频液晶锥透镜、控制方法、调整装置和激光整形装置通过采用满足第一电极与第二电极之间的距离为D1，第二电极与第三电极之间的距离为D2，其中0≤D2≤0.4，0.3+D2/2≤D1≤0.7
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D2/2的三个电极驱动双频液晶层工作，利用加载在电极上的频率不同的第一驱动电压和第二驱动电压所产生的电场驱动液晶分子偏转，形成可以靠电压驱动且波前近似圆锥形分布的锥透镜。通过调整驱动电压控制电场在空间中的分布情况，从而调整双频液晶锥透镜的最小底角，可以方便，快捷，实时地对双频液晶锥透镜的最小底角进行调整，并且其调整过程不需要改变双频液晶锥透镜的外形，不需要对双频液晶锥透镜进行重新加工，因此不会受到加工工艺的限制，可以获得比现有技术的锥透镜更小的最小底角。并且本专利技术采用了频率不同的第一驱动电压和第二驱动电压来驱动双频液晶锥透镜，可以使本实施例的双频液晶锥透镜的波前的边缘形状更接近理想本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双频液晶锥透镜，其特征在于，包括沿通光方向依次设置的第一电极、液晶层、第二电极和第三电极；所述第一电极为透明电极，所述第二电极为圆孔状电极，所述第三电极为透明电极，所述液晶层为双频液晶层；在沿与第一电极所在平面垂直的方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为D1，所述第二电极与第三电极之间的距离为D2，其中0≤D2≤0.4，0.3+D2/2≤D1≤0.7
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D2/2，其中D1和D2的单位为mm；所述第二电极和第一电极之间接收第一驱动电压v1，所述第三电极和第一电极之间接收第二驱动电压v2，所述第一驱动电压和第二驱动电压为交流电压，所述第一驱动电压和第二驱动电压的频率不同。2.根据权利要求1所述的双频液晶锥透镜，其特征在于，所述第一驱动电压v1和第二驱动电压v2的电压值满足：0≤v2≤40，0≤v1≤v2
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3/4+30，其中v1和v2的单位为V。3.调整装置，其特征在于，用于调整双频液晶锥透镜的最小底角，所述调整装置包括驱动电源和权利要求1或2中任一项所述的双频液晶锥透镜，所述驱动电源包括第一电压输出模块和第二电压输出模块，所述第一电压输出模块所输出的电压的频率与第二电压输出模块所输出的电压的频率不同，所述第一电压输出模块用于输出第一驱动电压，所述第二电压输出模块用于输出第二驱动电压。4.根据权利要求3所述的调整装置，其特征在于，所述第一电压输出模块的输出电压的大小可调，和/或第二电压输出模块的输出电压的大小可调。5.根据权利要求4所述的调整装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓西，谭奇璞，周心晨，张亚磊，叶茂，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：