光控制装置以及光控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光控制装置以及光控制方法。光控制装置（１）具备光源（１０）、棱镜（２０）、空间光调制器（３０）、驱动部（３１）、控制部（３２）、透镜（４１）、缝隙（４２）以及透镜（４３）。空间光调制器（３０）是相位调制型的空间光调制器，具有二维排列的多个像素，能够在４π的范围内进行这些多个像素的各个中的相位调制，显示在多个像素的各个中对光的相位进行调制的相位图案。该相位图案由重叠相位调制范围为２π以下的用于光衍射的炫耀光栅图案和相位调制范围为２π以下的具有规定的相位调制分布的相位图案而成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
空间光调制器在各个二维排列的多个像素中能够调制输入光的强度或者相位。作为这样的空间光调制器，存在能够仅调制强度的强度调制型的调制器、能够仅调制相位的相位调制型的调制器、能够调制强度以及相位的两者的强度相位调制型的调制器。空间光调制器的各个像素中调制了强度或者相位而输出的光例如被设置于空间光调制器的后段的聚光光学系统聚光，从而能够加工存在于该聚光位置的对象物。强度调制型的空间光调制器是调整每个像素中输入光的透过率的空间光调制器， 因为不能够利用未透过的部分的光，所以光的利用效率较差。强度相位调制型的空间光调制器难以互相独立地控制各个像素中的强度调制和相位调制，因而使用操作较为困难。另一方面，相位调制型的空间光调制器是调制每个像素中输入光的相位的空间光调制器，因为能够输出几乎所有的光，所以光的利用效率较高。另外，相位调制型的空间光调制器通过显示由计算机全息图(hologram)等制作成的相位图案，从而输出光的光束截面上的相位分布的自由度较高，由聚光光学系统得到的输出光的聚光位置的自由度较高。 作为使用这样的相位调制型的空间光调制器的光控制的用途，可以列举加工对象物的表面和内部的加工、拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian)模式光的生成等。另外，众所周知相位调制型的空间光调制器中能够调制每个像素中被相位调制而输出的光的强度(参照非专利文献1)。这是一种使通过重叠用于光衍射的炫耀光栅 (blazed grating)图案和具有规定的相位调制分布的相位图案而成的相位图案显示于相位调制型的空间光调制器，调整炫耀光栅图案，从而调整空间光调制器中的光衍射效率的装置。由此，由空间光调制器进行衍射而输出的光，在其光束截面上能够具有所希望的强度分布以及相位分布。另外，一般来说，光波的相位α和相位(α+2ηπ)因为是同等的，所以空间光调制器的各个像素中的光相位调制如果能够在2π的范围内那么是充分的。在此，η为任意的整数。例如，在相位调制量超过2 π的情况下，通过对该相位调制量加减2η π (称为“相位折叠”)从而可以使相位调制量为从0到的范围内的值。即使如上所述被相位折叠后的相位调制量成为空间光调制器的各个像素的相位调制量，原理上也不会产生任何问题。现有的空间光调制器被设定为具有相位调制范围2 π。这是由于如果空间光调制器中的相位调制范围是2 π，那么相位图案中通过进行相位折叠从而在原理上也能够表现超过2 π的相位调制。另外，空间光调制器具有超过2 π的相位调制范围，不仅是冗长的， 而且会引起输入灰度(gradation)值与相位调制量之间的关系上的分辨率的降低和应答速度的降低。非专利文献非专利文献 1 :Joseph P. Kirk and Alan L. Jones, "Phase-onlycomplex-valuespatial filter", Journal of the optical society of America, Vol.61, No. 8,1971
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，本专利技术人利用使通过重叠炫耀光栅(blazed grating)图案和规定的相位图案而成的相位图案显示于相位调制型的空间光调制器而在该空间光调制器中能够调制每个像素中被相位调制而输出的光的强度，进行了各种各样的研究开发。本专利技术人在进行该研究开发的时候，发现了会有产生从空间光调制器输出的光的光束截面上的强度分布以及相位分布与所希望的分布不同的现象的情况，即会有从空间光调制器输出的光的光束品质降低的现象。而且，本专利技术人发现了该现象起因于相位折叠。本专利技术是为了解决上述问题而悉心研究之结果，以提供一种在使通过重叠炫耀光栅图案和具有规定的相位调制分布的相位图案而成的相位图案显示于相位调制型的空间光调制器的技术中，能够获得具有所希望的光束截面的光的为目的。解决课题的技术手段本专利技术所涉及的光控制装置，其特征在于，具备(1)输出光的光源；(2)能够在 4 π的范围内进行二维排列的多个像素的各个中的相位调制，输入从光源输出的光，显示在多个像素的各个中对光的相位进行调制的相位图案，输出由该相位图案进行相位调制后的光的相位调制型的空间光调制器；以及(3)使相位调制范围为2 π以下的用于光衍射的炫耀光栅(blazed grating)图案和相位调制范围为2 π以下的具有规定的相位调制分布的相位图案重叠而成的相位图案显示于空间光调制器，调整炫耀光栅图案，从而调整空间光调制器中的光衍射效率的控制部。在本专利技术所涉及的光控制装置中，控制部优选为使重叠了具有对应于特定指数的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian)模式光的光束截面上的强度分布的光衍射效率分布的炫耀光栅图案和具有对应于拉盖尔-高斯模式光的光束截面上的相位分布的相位调制分布的相位图案的相位图案显示于空间光调制器。另外，在本专利技术所涉及的光控制装置中，控制部优选为使重叠了具有对应于在光束截面上具有特定的强度分布以及相位分布的光的该强度分布的光衍射效率分布的炫耀光栅图案和具有对应于相位分布的相位调制分布的相位图案的相位图案显示于空间光调制器。本专利技术所涉及的光控制方法，其特征在于，使用(1)输出光的光源；以及O)能够在的范围内进行二维排列的多个像素的各个中的相位调制，输入从光源输出的光，显示在多个像素的各个中对光的相位进行调制的相位图案，输出由该相位图案进行相位调制后的光的相位调制型的空间光调制器，(3)使相位调制范围为2 π以下的用于光衍射的炫耀光栅图案和相位调制范围为2π以下的具有规定的相位调制分布的相位图案重叠而成的相位图案显示于空间光调制器，调整炫耀光栅图案，从而调整空间光调制器中的光衍射效率。本专利技术所涉及的光控制方法优选为使重叠了具有对应于特定指数的拉盖尔-高斯模式光的光束截面上的强度分布的光衍射效率分布的炫耀光栅图案和具有对应于拉盖尔-高斯模式光的光束截面上的相位分布的相位调制分布的相位图案的相位图案显示于空间光调制器。本专利技术所涉及的光控制方法优选为使重叠了具有对应于在光束截面上具有特定的强度分布以及相位分布的光的该强度分布的光衍射效率分布的炫耀光栅图案和具有对应于相位分布的相位调制分布的相位图案的相位图案显示于空间光调制器。专利技术的效果根据本专利技术，能够在使炫耀光栅图案和具有规定的相位调制分布的相位图案重叠而成的相位图案显示于相位调制型的空间光调制器的技术中获得具有所希望的光束截面的光。附图说明图1是光控制装置1的结构图。图2是表示炫耀光栅(blazed grating)图案的图。图3是表示炫耀光栅图案中的相位调制分布的一个例子的图。图4是表示实际的显示于空间光调制器的炫耀光栅图案中的k值与衍射效率的关系的图表。图5是表示炫耀光栅图案中的相位调制分布的一个例子的图。图6是表示炫耀光栅图案中的各个像素的相位调制量的一个例子的图表。图7是表示相位图案中的相位调制分布的一个例子的图。图8是表示重叠了炫耀光栅图案(图5、图6)和具有规定的相位调制分布的相位图案(图7)的相位图案中的相位调制分布的图。图9是表示对相位图案(^result (图8)进行相位折叠之后的相位图案中的相位调制分布的图。图10是表示在比较例的情况下从空间光调制器输出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光控制装置，其特征在于，具备：光源，输出光；相位调制型的空间光调制器，能够在４π的范围内进行二维排列的多个像素的各个中的相位调制，输入从所述光源输出的光，显示在所述多个像素的各个中对光的相位进行调制的相位图案，并输出由该相位图案进行相位调制后的光；以及控制部，使相位调制范围为２π以下的用于光衍射的炫耀光栅图案和相位调制范围为２π以下的具有规定的相位调制分布的相位图案重叠而成的相位图案显示于所述空间光调制器，调整所述炫耀光栅图案，从而调整所述空间光调制器中的光衍射效率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本直也，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP