[发明专利]新型数字化艾里类光束的产生与调控装置及方法

权利要求书

1.一种数字化艾里类光束的产生与调控装置，其特征在于，包括光源、第一反射系统、薄透镜系统、相位调制系统、第二反射系统以及观测系统；

所述薄透镜系统包括第一薄透镜以及第二薄透镜，所述相位调制系统包括第一空间光调制器以及第二空间光调制器，所述光源用于产生圆偏振激光，所述圆偏振激光依次经过所述第一反射系统、所述第一薄透镜、所述第一空间光调制器、所述第二薄透镜、所述第二空间光调制器以及所述第二反射系统后生成艾里类光束；

其中，所述第一反射系统和所述第二反射系统用于对其入射光进行校准，所述第一薄透镜用于对其入射光进行傅里叶逆变换，所述第二薄透镜用于对其入射光进行傅里叶变换，所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器分别用于对入射光波进行立方相位调制，所述观测系统用于捕获所产生的所述艾里类光束的强度分布。

2.根据权利要求1所述的数字化艾里类光束的产生与调控装置，其特征在于，在所述光源与所述第一反射系统之间设有光束扩展器，所述光束扩展器用于对所述光源所产生的圆偏振激光进行扩束与准直。

3.根据权利要求2所述的数字化艾里类光束的产生与调控装置，其特征在于，在所述第二反射系统与所述第三空间光调制器之间设有分束器，所述相位调制系统还包括第三空间光调制器，所述分束器用于将激光束分成第一光波与第二光波，所述第三空间光调制器用于对所述第一光波进行频谱分析，并将所述分析结果输出至所述观测系统，所述观测系统用于捕捉所述第二光波。

4.根据权利要求3所述的数字化艾里类光束的产生与调控装置，其特征在于，所述第一空间光调制器与所述光束扩展器以及所述第一薄透镜和所述第二薄透镜之间均设有圆形孔径，所述圆形孔径用于调节其入射光的能量分布。

5.根据权利要求4所述的数字化艾里类光束的产生与调控装置，其特征在于，所述观测系统包括CCD相机，所述CCD相机安装于平行移动平台上，所述平行移动平台与光束的传播Z轴平行，所述CCD相机通过所述平行移动平台实现沿光束的传播光轴移动。

6.一种数字化艾里类光束的产生与调控方法，应用于权利要求5所述的数字化艾里类光束的产生与调控装置，所述数字化艾里类光束的产生与调控方法包括以下步骤：

步骤一：对所述光源发出的圆偏振激光进行扩束，以得到扩束激光；

步骤二：对所述扩束激光进行一次能量分布调节，并将一次能量分布调节后的光束照射在所述第一反射镜上进行校准，将校准后的光束入射至所述第一空间光调制器上，以使所述第一空间光调制器对所述校准后的光束进行立方相位调制；

步骤三：将立方相位调制后的光束反射至所述第一薄透镜进行傅里叶逆变换，并对傅里叶逆变换后的光束进行二次能量分布调节后入射至所述第二空间光调制器，以使所述第二空间光调制器对二次能量分布调节后的光束进行螺旋相位调制；

步骤四：将螺旋相位调制后的光束射入所述第二薄透镜进行傅里叶变换，并对傅里叶变换后的光束经所述第二反射镜反射至所述分束器中，以生成第一光束和第二光束，将所述第一光束射入所述第三相位空间光调制器中进行频谱分析，并将所述第二光束射入所述观测系统进行捕捉，以得到对应的艾里类光束的强度分布。

7.根据权利要求6所述的数字化艾里类光束的产生与调控方法，其特征在于，所述能量分布调节的步骤包括：

利用圆形孔径调节其入射光所对应的光场的能量分布。

8.根据权利要求6所述的数字化艾里类光束的产生与调控方法，其特征在于，所述第一空间光调制器编码的相位模式函数为：

；

其中，和为波矢分量，波矢，和分别为第一空间光调制器的横向和纵向的控制参数，和为空间中光束的实际位移，m和n分别为横向和纵向相移量的比例系数；

所述第二空间光调制器编码的相位模式函数为：

；

其中，，波矢，表示第一薄透镜的焦距，l表示拓扑电荷数，表示方位角。