[发明专利]产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法

说明书

本发明公开了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置及方法，包括：光源；扩束准直镜，用于将光转换为大口径平行光束；二元相位板，用于对光束的光场的波前进行调制；第一傅里叶透镜，在其后焦面处为经过二元相位板后光场的频谱；滤波器，允许中心光斑和位于中心光斑周围的六个(或三个)对称光斑通过的同时，对通过的六个(或三个)对称光斑进行相位调制；第二傅里叶透镜，将相位调制后的六个(或三个)对称光斑转换为六束(或三束)对称的具有相同轴向波矢的平行光束，六束(或三束)平行光束干涉，将产生空间衍射不变光斑阵列；将中心光斑转换为一束沿光轴方向传输的平行光束，此平行光束将和衍射不变光斑阵列干涉，在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场。

技术领域

本发明公开了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法。

背景技术

瓶状光束是一种在空间中具有特殊光强分布的光束，其强度分布在空间中有着强度为零的区域，而在此区域外的三维空间光场的强度不等于零，类似于一个密封性的瓶子。瓶状光束可作为激光导管，可用于囚禁粒子、分子等。

目前，研究者们已经提出了一些产生瓶状光束的方法，比较典型的如基于双轴锥镜法的双贝塞尔光束干涉形成的一维瓶状光束阵列。而产生高维次阵列瓶状光束的方法还鲜有人涉及。

发明内容

本发明基于多光束干涉基本原理，提出了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提出的一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置，包括：

光源；

扩束准直镜，设置在光源发出光的方向，用于将来自光源的光转换为大口径平行光束；

二元相位板，设置在扩束准直镜的后端，用于对大口径平行光束的光场的波前进行调制；

第一傅里叶透镜，设置在二元相位板的后端，在其后焦面处为经过二元相位板后光场的频谱；

滤波器，其放置在光场的频谱面处，允许中心光斑和位于中心光斑周围的六个或三个对称光斑通过的同时，对通过的六个或三个对称光斑进行相位调制；

第二傅里叶透镜，设置在滤波器的后端，将相位调制后的六个或三个对称光斑转换为六束或三束对称的具有相同轴向波矢的平行光束，六束或三束平行光束干涉，将产生空间衍射不变光斑阵列；将中心光斑转换为一束沿光轴方向传输的平行光束，此平行光束将和衍射不变光斑阵列干涉，在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场。

作为进一步的，所述的光源采用激光光源。

作为进一步的，还包括CCD，所述的CCD放置于第二傅里叶透镜后端，用于记录具有瓶状光束结构的阵列光场的强度分布。

作为进一步的，所述的二元相位板，用来产生三角形和圆形光斑阵列，在其片基上刻蚀有多个等边三角形结构，所有的等边三角结构分为两种，其中一种等边三角形结构的灰度大于另外一种等边三角形结构的灰度；这两种等边三角形结构在水平方向及和水平方向夹角为±60°方向三个方向上交替分布，最后形成阵列。

本发明公开的产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置，应用于材料加工装置中，用于材料的加工。

本发明公开的产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置，应用于冷原子捕获装置中。

本发明还提供了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的方法，如下：