[发明专利]一种新型三维中空形光场生成方法与装置

权利要求书

1.一种新型三维中空形光场生成装置，沿光路依次包括：起偏器（1）、1/2半波片（2）、滤波透镜（3）、滤波小孔（4）、准直透镜（5）、第一锥透镜（6）、第二锥透镜（7）、DMD（8）、SLM（9）、第一1/4波片（10）、反射镜（11）和第二1/4波片（12），其特征在于：光束进入该装置后，经起偏器（1）转化为线偏光，线偏光经过所述1/2波片（2）之后光束由滤波透镜（3）汇聚，在滤波透镜（3）的焦面上设置滤波小孔（4），经过滤波小孔（4）后的光束被准直透镜（5）再次准直为平行光；

准直之后的平行光依次经过第一锥透镜（6）和第二锥透镜（7），入射到DMD （8），光束被DMD（8）反射至SLM（9）左半屏幕上，再被反射至所述反射镜（11），被反射镜（11）反射后入射到SLM（9）右半屏幕上，光束在SLM（9）和反射镜（11）之间两次经过第一1/4波片（10），从SLM（9）右半屏幕出射光束经过第二1/4波片（12）。

2.根据权利要求1所述的新型三维中空形光场生成装置，其特征在于：通过旋转1/2波片（2）使s分量和p分量能量相同。

3.根据权利要求1所述的新型三维中空形光场生成装置，其特征在于：所述滤波小孔（4）用于滤除边缘杂散光，提高光束数量。

4.根据权利要求1所述的新型三维中空形光场生成装置，其特征在于：所述第一锥透镜（6）和第二锥透镜（7）组成透镜组，用于调制光束能量分布，使其截面能量分布为环形。

5.根据权利要求1所述的新型三维中空形光场生成装置，其特征在于：所述SLM（9）左右半屏加载不同的相位图，左侧加载涡旋相位，右侧加载一个起始点随半径变化且旋向相反的涡旋相位。

6.根据权利要求1所述的新型三维中空形光场生成装置，其特征在于：s光和p光被第二1/4波片12转化为旋向相反的圆偏光，并相干叠加，形成复杂偏振态分布的光束，该光束被聚焦后形成的3D HLF。

7.一种新型三维中空形光场生成方法，包括如下步骤：

步骤一、激光器发出的激光准直为平行光束；

步骤二、将光束通过4f系统，在4f系统焦面处放置一小孔，进行小孔滤波，得到高质量高斯光束；

步骤三、将得到高斯光束通过一组锥透镜对，所述锥透镜对由两个方向相反的锥透镜组成，用于形成环形光束；

步骤四、使用光阑滤除光束边缘杂散光；

步骤五、将平行光束经过起偏器，转化为线偏光；同时旋转起偏器使通过起偏器的能量最大；线偏光正交分解为两个分量，p偏振光和s偏振光；

步骤六、采用0-2π涡旋相位掩膜对p分量进行相位调制，使其带有涡旋波前相位；

步骤七、采用另一起始点随半径变化且旋向相反的涡旋相位掩膜对s分量进行调制；

步骤八、将光束通过1/4波片后聚焦，得到3D HLF。