[发明专利]一种贝塞尔光束产生装置及其产生方法

说明书

本发明公开一种贝塞尔光束产生装置及其产生方法，包括：变形镜，用以对入射光进行高阶球差的改变；二次球面透镜，用以对入射光进行二次球差的改变；波前传感器，用以对改变后的波前进行测量；计算机控制器组成，用以根据波前传感器测量到的波前数据控制变形镜进行面形改变，产生贝塞尔光束，本发明采用“透镜+变形镜”相组合的方式，利用透镜和变形镜分别产生二次球差和高阶球差，两者组合达到非球面镜的控制效果，本发明可以解决传统方法中非球面镜加工难度大、面形误差大等问题，且具有控制精度高、计算速度快、性能参数可调等优点。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体地说涉及一种贝塞尔光束产生装置及其产生方法。

背景技术

贝塞尔光束作为一种典型的无衍射光束，能够使传播的能量在长距离上聚焦在一个小而细长的区域中，因此在激光加工微粒操纵、显微成像等领域有着重要应用。目前一般常用非球面镜生成贝塞尔光束(Efficient generation of nearly diffraction-freebeams using an axicon,《Optical Engineering》,Vol.31,1992,2640-2643；High-efficiency diffractionless beams of constant size and intensity,《Appliedoptics》,Vol.33,1994,7297-7306；Generation of a Bessel beam of variable spotsize,《Applied optics》,Vol.51,2012,3718-3725.)，该方法具有光路简单、能量转换率高的优点，但是非球面镜的加工难度大、面形误差大等因素会显著影响贝塞尔光束的光束质量。

理论上来说，通过对入射平行光施加一个非球面像差，就可以产生贝塞尔光束，因此现有的方法一般直接采用非球面镜来提供这个非球面像差从而生成贝塞尔光束。但是非球面镜存在加工难度大、面形误差大等问题，这样就明显限制了该方法的使用效果。

因此，现有技术有待于进一步改进和发展。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种贝塞尔光束产生装置及其产生方法，本发明控制精度高，计算速度快，性能参数可调节。

本发明提供如下技术方案：

1、一种贝塞尔光束产生装置，包括：

变形镜，用以对入射光进行高阶球差的改变；

二次球面透镜，用以对入射光进行二次球差的改变；

波前传感器，用以对改变后的波前进行测量；

计算机控制器组成，用以根据波前传感器测量到的波前数据控制变形镜进行面形改变，产生贝塞尔光束。

优选的，变形镜的面形响应函数具有角度方向均匀、半径方向不均匀的特征。

优选的，所述变形镜为环形驱动布局的变形镜，所述变形镜为压电薄膜驱动变形镜。

优选的，所述入射光为入射平行光。

优选的，所述波前传感器与计算机控制器信号连接，所述计算机控制器和变形镜之间为控制连接。

优选的，所述装置还包括分光镜、反射镜和准直透镜，沿入射光入射方向依次设置分光镜、变形镜、反射镜、二次球面透镜、准直透镜和波前传感器。

一种贝塞尔光束产生方法，包括：

将产生贝塞尔光束所需要的非球面波前进行分解，得到二次球面成分和高阶球差成分，其中二次球面成分利用二次球面透镜产生，高阶球差成分利用变形镜产生；

对变形镜的面形响应函数进行测量，然后对其进行数据处理后得到一维径向分布的面形响应函数；