[发明专利]一种环形光斑的光学系统

权利要求书

1.一种环形光斑的光学系统，其特征在于，包括依次沿光路设置的准直单元、相位调制单元和聚焦单元，其中，

所述准直单元用于对输入激光进行准直处理，得到准直激光束；

所述相位调制单元包括位于光路内的至少一个螺旋相位板；任意一个所述螺旋相位板包括两个端面，其中一个端面为平面结构，另一个端面为具有螺旋形状台阶的相对面；并且，对于任意一个螺旋相位板，该螺旋相位板的中心轴线与准直激光束的光束中心相重合，激光束均能够由对应螺旋相位板的平面端面入射或者均能够由对应螺旋相位板的台阶端面入射，经螺旋相位板被附加上螺旋相位因子以进行相位调制，使激光束的能量分布变为环形分布；所述相位调制单元整体通过所述螺旋相位板的作用能够对所述准直激光束的相位进行调制，从而出射得到相位被改变的激光束；

所述聚焦单元则用于对所述相位被改变的激光束进行聚焦，从而得到环形光斑。

2.一种可变环形光斑的光学系统，其特征在于，包括依次沿光路设置的准直单元、相位调制单元和聚焦单元，其中，

所述准直单元用于对输入激光进行准直处理，得到准直激光束；

所述相位调制单元包括位于旋转轴上的若干个螺旋相位板，这些螺旋相位板能够通过绕所述旋转轴旋转切换位于光路内与位于光路外的状态；任意一个所述螺旋相位板包括两个端面，其中一个端面为平面结构，另一个端面为具有螺旋形状台阶的相对面；并且，对于任意一个螺旋相位板，当它被旋转至位于光路内的状态时，该螺旋相位板的中心轴线与准直激光束的光束中心相重合，激光束均能够由对应螺旋相位板的平面端面入射或者均能够由对应螺旋相位板的台阶端面入射，经螺旋相位板被附加上螺旋相位因子以进行相位调制，使激光束的能量分布变为环形分布；所述相位调制单元整体通过所述螺旋相位板的作用能够对所述准直激光束的相位进行调制，从而出射得到相位被改变的激光束；

所述聚焦单元则用于对所述相位被改变的激光束进行聚焦，从而得到环形光斑；

该可变环形光斑光学系统能够通过切换各个螺旋相位板位于光路内与位于光路外的状态，实现可变环形光斑。

3.如权利要求1或2所述光学系统，其特征在于，在所述准直单元之前，还设置有激光器，该激光器出射的激光作为所述准直单元的输入激光，该激光器出射的激光为光强呈高斯分布的激光。

4.如权利要求1或2所述光学系统，其特征在于，所述螺旋相位板为多个，对于任意一个拓扑荷数为l螺旋相位板，绕光轴一周的相位改变为2π×l。

5.如权利要求2所述光学系统，其特征在于，所述相位调制单元包括位于旋转轴上的5个螺旋相位板，优选的，这5个螺旋相位板的拓扑荷数l分别为n、n、2n、4n、8n，其中n为预先设定的非零整数；对于任意一个拓扑荷数为l螺旋相位板，绕光轴一周的相位改变为2π×l。

6.如权利要求1或2所述光学系统，其特征在于，所述准直单元包括配合使用的透镜组。

7.如权利要求1或2所述光学系统，其特征在于，所述聚焦单元包括配合使用的透镜组。