[发明专利]一种完美IG涡旋光束的产生装置及产生方法

摘要

一种完美IG涡旋光束的产生装置，包括一连续波激光器，所述连续波激光器发出的光束经反射镜照射在准直扩束器上，经准直扩束器准直的光束依次穿过起偏器、分束立方体，由分束立方体反射的光束照射在反射式空间光调制器上，经反射式空间光调制器反射的光束重新照射在分束立方体上，并透过分束立方体照射在小孔光阑上，透过小孔光阑的光束照射在检偏器上，由检偏器透射的光束经凸透镜照射在CCD相机上。本发明有益效果：本发明完美IG涡旋光束的产生装置和方法能够实现参数可实时在线自由调控的椭圆形完美涡旋光束，涡旋光束的半径可不随拓扑荷值变化。

主权项

1.一种完美IG涡旋光束的产生方法，该完美IG涡旋光束通过一涡旋光束产生装置产生，所述产生装置包括一连续波激光器(100)，所述连续波激光器(100)发出的光束经反射镜(110)照射在准直扩束器(120)上，经准直扩束器(120)准直的光束依次穿过起偏器(140)、分束立方体(150)，由分束立方体(150)反射的光束照射在反射式空间光调制器(200)上，经反射式空间光调制器(200)反射的光束重新照射在分束立方体(150)上，并透过分束立方体(150)照射在小孔光阑(210)上，透过小孔光阑(210)的光束照射在检偏器(141)上，由检偏器(141)透射的光束经凸透镜(130)照射在CCD相机(300)上，所述的反射式空间光调制器(200)和CCD相机(300)均与计算机(400)连接，CCD相机(300)捕捉到的光强图样传输到计算机(400)进行处理，其特征在于：所述产生方法包括以下步骤：步骤一、结合计算全息原理，利用计算机(400)生成透过椭圆形锥透镜的IG涡旋光束与平面波干涉的光强图，具体过程如下：平面波的电场表示为：E_p＝E₀exp(‑ikz)其中，E₀表示振幅强度；k表示波数；z表示传播距离；垂直入射到椭圆形锥透镜上的高斯调制的IG涡旋光束的电场表示为：其中，A₀为振幅常数；W₀为束腰半径；i为虚数单位；ξ和η分别为椭圆坐标系的径向和角向椭圆变量；ε表示椭圆坐标系的椭圆率；和分别为偶次和奇次因斯多项式；m是因斯多项式的级数，同时也等于拓扑荷数；p为因斯多项式的阶数，m和p始终具有相同的奇偶性；椭圆形锥透镜的复振幅透过率函数为：式中，n为椭圆形锥透镜材料折射率，α为椭圆形锥透镜的锥角，即椭圆形锥透镜锥面与底平面的夹角；k为波数，R为椭圆形锥透镜光瞳半径；IG涡旋光束经过椭圆形锥透镜后与平面波干涉的复振幅分布为：步骤二、生成复振幅E₁的光强图作为全息图，并利用计算机(400)将其写入反射式空间光调制器(200)；步骤三、打开连续波激光器(100)电源，连续波激光器(100)发出的光束被反射镜(110)反射后，进入准直扩束器(120)进行扩束准直，准直后的光束近似为平面波，并经过起偏器(140)后变为线偏振光，照射在分束立方体(150)上；经分束立方体(150)后的光束被分为两束，一束为反射光，一束为透射光；所述的反射光束照射在反射式空间光调制器(200)上；步骤四、照射在反射式空间光调制器(200)上的光束用来衍射再现经椭圆形锥透镜调制的IG涡旋光束；衍射再现的光束经过分束立方体(150)后照射在小孔光阑(210)上，用以筛选出+1级衍射光束，之后通过检偏器(141)照射在凸透镜(130)上进行傅里叶变换生成完美IG涡旋光束。