[实用新型]部分相干多模高斯光束的产生系统及测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及应用光学技术领域，特别是涉及一种部分相干多模高斯光束的产生系统及测量装置。

背景技术

自激光出现，一直被人们利用与改进，极大地促进了社会的发展和进步。高相干性是激光四大基本特性之一，在很多领域人们一直利用这个特性，但是经过长期的实践应用研究表明，低相干性的光束在某些应用领域(比如：大气光通信、光学遥感等)比高相干光束更具优势。在自然界，完全相干光是不存在的，相干长度都是一个有限值，人们把相干长度介于零到无穷大之间的这一类光束就称为部分相干光束。部分相干光束的基本理论模型一般为高斯-谢尔模型，常用的光束源包括高斯谢尔模光源等。

近来，具有不同复相干度的部分相干光束引起了研究者们很大的兴趣，特点在于：对其关联函数进行调制，而非光源光强分布。其表现在于：其源场光强分布为高斯型，而远场光强分布由关联函数决定，由于关联特性的不同，出现具有诸如椭圆、空心等特殊形状光强。之前人们研究的光束是对源光强进行调制，那么在光束的传输的过程中，源平面以及近场光强分布是有调制函数来决定，但是随着传输距离的增加，光束逐渐退变成高斯型。具有不同复相干度的部分相干光束的关联特性决定其远场光强分布，所以许多人对具有不同复相干度的光束进行了相关的研究和报道，Gori等人讨论了标量部分相干光束和电磁随机光束关联函数应满足的基本条件；基于这些基本条件，最近人们提出了很多关于具有不同复相干度的部分相干光束：Lajunen等人介绍了一类具有非均匀关联分布的部分相干光束或部分相干脉冲，并表明这样的光束显示出一些特别的传输特性，比如说自聚焦和强度最大值的横向漂移；Mei等人介绍了具有不同谱相干度都能在远场产生环状光斑的部分相干光束；Wang等人研究了椭圆高斯谢尔模、拉盖尔高斯谢尔模和余弦-高斯关联的部分相干高斯光束等等。

因为具有不同复相干度的部分相干光束的关联特性决定其远场光强分布，由于关联特性的不同，从而具有诸如空心、平顶等特殊形状，这些特殊的关联和光强分布在微粒俘获、热处理、信息传输等领域具有广泛的应用。因此，对部分相干光束的研究，特别是具有不同复相干度的部分相干光束的实验研究具有重要的科学意义和实际价值。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种部分相干多模高斯光束的产生系统及其测量装置，部分相干多模高斯光束主要涉及到传输远场光强分布为空心分布或平顶分布，其产生的部分相干多模高斯光束在粒子捕获、热处理等发面有着广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种部分相干多模高斯光束的产生系统，所述产生系统依次包括：激光器、第一线偏振片、第一偏振分光镜、衰减片、第一平面镜、第二平面镜、扩束镜、第二偏振分光镜、第二线偏振片、聚焦透镜、圆形光阑、旋转毛玻璃片、准直凸透镜和高斯滤波片，所述衰减片和第一平面镜位于第一偏振分光镜的透射光路上，所述第二平面镜和扩束镜位于第一偏振分光镜的反射光路上，所述旋转毛玻璃片表面包括若干颗粒，颗粒大小遵从高斯统计分布。

作为本实用新型的进一步改进，所述扩束镜的扩大系数为可连续性调节，且所述扩束镜不对光强分布进行改变。

相应地，一种部分相干多模高斯光束的测量装置，所述测量装置位于部分相干多模高斯光束的产生系统的光路上，所述测量系统包括：

分光镜，用于将产生系统产生的部分相干多模高斯光束进行分束，形成透射光路和反射光路，按照1:1分束；

位于透射光路上的第一凸透镜和光束分析仪，所述光束分析仪测量光束的传输光强，所述光束分析仪上连接有计算机，计算机对光束的传输光强分布进行分析；

位于反射光路上的第二凸透镜和CCD相机，CCD相机接收光强分布信息，所述CCD相机上连接有计算机，计算机对CCD相机所拍的光强分布图片进行叠加关联处理，得到光束源的关联分布信息。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一凸透镜与高斯滤波片的距离为第一凸透镜的焦距，即f₁；所述第二凸透镜与高斯滤波片和CCD相机之间的距离均为第二凸透镜焦距的两倍，即2f₂；所述第一凸透镜与光束分析仪之间的距离为0～f₁，对应着光束从源场传输到无穷远。

本实用新型部分相干多模高斯光束的产生系统及其测量装置具有以下有益效果：

产生系统和测量装置器件易购置、较廉价，并且这些器材对光强吸收比较小，所以对激光强度要求较小；