一種完美拉蓋爾-高斯光束的產生方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種完美拉蓋爾-高斯光束的產生方法及其裝置。對高斯光束進行擴束后，再經加載計算全息片的空間光調制器進行光場調控，截取由空間光調制器出射的第一級衍射光束，得到空心高斯光束；經螺旋相位板進行相位調制，得到攜帶軌道角動量的空心光束；再經凸透鏡聚焦，得到完美拉蓋爾-高斯光束。本發明利用攜帶軌道角動量的空心光束產生完美拉蓋爾-高斯光束，方法簡單，可靠；裝置結構簡單，易于調整，穩定性好；所產生的光束可應用于粒子捕獲、自由空間光通信、光束傳輸特性研究等領域。
【專利說明】一種完美拉蓋爾-高斯光束的產生方法及其裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學領域，特別涉及一種完美拉蓋爾-高斯光束(ElegantLaguerre-Gaussian beams)的產生方法及其裝置,所產生的光束可應用于粒子捕獲、自由空間光通信、光束傳輸特性研究等領域。
【背景技術】
[0002]拉蓋爾-高斯光束具有螺旋相位結構，在數學表達式上，具體表現為其相位因子具有與旋轉方位角伊成正比的一項，其中i是虛數單位(即-1的開根)，in通常為
整數，也稱為拓撲荷數，它對應著一個光學波長內相位旋轉的圈數。光束圍繞相位奇點呈現出螺旋型波前特性，理論分析和實驗驗證表明，這類光束中的每個光子都具有確定的軌道角動量—(Α = Α/2π，Α為普朗克常量，TT是圓周率)。其特殊的位相結構使其中心光強由
于干涉相消而為零，從而使得光強中心呈現為空心狀態。
[0003]在柱坐標系下，拉蓋爾-高斯光束在光源面上的電場分布為:
【權利要求】
1.一種產生完美拉蓋爾-高斯光束的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)對高斯光束進行擴束后，再經加載計算全息片的空間光調制器進行光場調控，截取由空間光調制器出射的第一級衍射光束，得到空心高斯光束； (2)將空心高斯光束經螺旋相位板進行相位調制，得到攜帶軌道角動量的空心光束； (3)將攜帶軌道角動量的空心光束經凸透鏡聚焦，得到完美拉蓋爾-高斯光束。
2.—種產生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:功率可調的半導體泵浦固體激光器(I)發出的高斯光束，依次經光束強度調節衰減片(2)和擴束器后，再通過空間光調制器(6)，對擴束后的高斯光束進行光場調控，所述的空間光調制器(6)的液晶顯示屏上，由計算機(11)通過軟件加載用于進行光場調控的計算全息片；調控后的光束通過圓孔光闌(7)，再經過螺旋相位板(8)和聚焦凸透鏡(9)，輸出完美拉蓋爾-高斯光束。
3.根據權利要求2所述的一種產生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:光束強度調節衰減片(2)為圓形漸變密度濾光片。
4.根據權利要求2所述的一種產生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:所述的擴束器為兩塊凸透鏡(4和5)。
5.根據權利要求2所述的一種產生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:在光束強度調節器(2 )和擴束器之間，設置平面反射鏡(3 )。
6.根據權利要求2所述的一種產生完美拉蓋爾-高斯光束的裝置，其特征在于:所述的空間光調制器為透射式空間光調制器。
【文檔編號】G02B27/09GK103941405SQ201410144674
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】趙承良, 董元, 趙陳晨, 蔡陽健 申請人:蘇州大學