[发明专利]一种厄米-高斯模式分束器

说明书

一种厄米‑高斯模式分束器，包括相位转换器和干涉装置；将相位转换器加入到干涉装置中，干涉装置先将光分成光束一和光束二，光束一经过相位转换器，光束二不经过相位转换器，在干涉装置的出口处再将两束光合并在一起。通过改变相位转换器所引入的相位值及其摆放方式，两个出口处会相对应的产生不同的相位差，且与厄米‑高斯模式水平参数m或竖直参数n相关，最终输入的模式从不同的出口出现，实现对厄米‑高斯模式的分束。本发明是基于厄米‑高斯模式的水平和竖直方向的两个特征参数，并未发生任何模式转化，是在对模式无损的情况下将其进行分离；全程不涉及衍射，光直接透射通过器件或者进行反射，可视为一般的透射或反射光学器件。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种高阶激光横向模式的分束器，具体涉及一种厄米-高斯模式分束器。

背景技术

厄米-高斯模式和拉盖尔-高斯模式是两种常用的激光横向模式。分束器是用于把激光模式分离到不同空间位置的装置。目前，拉盖尔-高斯模式分束器技术较为成熟，厄米-高斯模式分束器的实现则相对困难。现有的厄米-高斯模式分束器方案是先将模式转变为拉盖尔-高斯光，再结合已有的拉盖尔-高斯模式分束器来实现对厄米-高斯模式的分束。这种分束器并非直接适用于厄米-高斯光束的装置，因而结构比较复杂。至今尚无一种不发生转化的厄米-高斯模式的分束器。

厄米-高斯模式具有两个特征参数m和n，分别对应两个正交方向(水平对应m，竖直对应n)。在其强度分布上，水平方向每一行的亮斑个数等于m+1，竖直方向每一列的亮斑个数等于n+1。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无模式变换的厄米-高斯模式分束器。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种厄米-高斯模式分束器，包括相位转换器和干涉装置；相位转换器由两个柱状透镜组成，两个柱状透镜平面相对，共轴放置，根据两个柱状透镜曲面所处状态分为水平和竖直两种摆放方式；将相位转换器加入到干涉装置中，干涉装置先将光分成光束一和光束二，光束一经过相位转换器，光束二不经过相位转换器，在干涉装置的出口处将两束光合并在一起；通过改变相位转换器所引入的相位值及两个柱状透镜的摆放方式，两个出口处相对应的产生不同的相位差，且与厄米-高斯模式水平参数m或竖直参数n相关，即输入的模式从不同的出口出现，实现对厄米-高斯模式的分束的目的。

本发明进一步的改进在于，相位转换器中两个柱状透镜之间的距离d满足d＝2sin(θ/2)f，其中，θ为相位转换器所引入的相位值，取值范围为[0,π]，f为柱状透镜的焦距。

本发明进一步的改进在于，将相位转换器以水平摆放方式置于MZ干涉仪的光路一中，当输入水平模式参数m值不同的厄米-高斯模式经过相位转换器时，引入的相位值大小为(m+1/2)θ，从而在MZ干涉仪两条光路之间引入与水平参数m有关的相位差；当θ＝π时，调节两条光路的光程，使得对于水平参数m为偶数的厄米-高斯模式，两光路之间总相位差为2π，则光在MZ干涉仪的出口一出现；对于水平参数m为奇数的模式，两臂之间引入的相位差为π，则光在出口二出现，达到将不同水平参数m值的厄米-高斯模式分束的效果；

同理，将相位转换器以竖直摆放方式置于MZ干涉仪的光路一中，使竖直参数n值不同的输入光出现在干涉仪的不同出口，从而实现不同竖直参数n值的厄米-高斯模式的分束。

本发明进一步的改进在于，将相位转换器以水平摆放方式置于Sagnac干涉仪的光路一中，对应实现将不同水平参数m值的厄米-高斯模式分束的效果；将相位转换器以竖直摆放方式置于Sagnac干涉仪的光路一中，则依据竖直参数n的取值实现厄米-高斯模式的分束。

本发明进一步的改进在于，将相位转换器所引入的相位值及摆放方式不同的分束器依次相联为多级分束器，实现厄米-高斯模式的分离。