[实用新型]一种基于变形镜产生可调艾里光束的系统

说明书

一种基于变形镜产生可调艾里光束的系统，属于精密光学系统领域，为了克服现有各种艾里光束产生方法的不足。本新型的激光器输出的光束经过一号凸透镜后经变形镜反射，通过望远镜缩束系统后通过半透半反分光镜后分成第一缩束光和第二缩束光；第一缩束光通过二号凸透镜后入射至图像传感器转换为反馈信号发送至主控计算机，主控计算机先通过驱动电源以泽尼克模式爬山法对变形镜进行初步控制，后根据反馈信号对变形镜进行精确控制，实现产生不同振幅和旋转角度立方相位的高斯光束；第二缩束光通过聚焦透镜在聚焦透镜焦点位置处产生艾里光束。有益效果为生成的艾里光束高质量可调。适用于高能精密激光加工、光学操控、光学成像。

技术领域

本实用新型属于精密光学系统领域。

背景技术

无衍射光束由于其独特的传输特性而一直备受关注，艾里光束作为无衍射光束家族中的一员，因其自横向加速，在传播过程中无衍射和自修复等独特特性，在光学显微操作、光学显微镜、激光微加工和弯曲等离子体通道的生成中具有重要应用。采用艾里光束的激光加工系统可获得比普通高斯激光精度更高，深径比更大的加工效果，尤其是在精密加工中，具有极大的应用价值。

艾里光束是用立方相位调制的高斯光束经光学傅立叶变换后产生的，其中产生精确的立方相位的是关键所在。目前，艾里光束可通过特殊设计的微型光学相位板、具有立方体表面的光学元件、空间光调制器(SLM)和倾斜的圆柱形伸缩系统产生。但是前两种方法不能调节，因为它们是为特定波长设计和制造的。SLM是生成可调艾里光束的最常见和最灵活的设备，但是SLM通常需要偏振入射光并且被限制在0～2π的最大相位范围，因此需要相位缠绕来实现更高的相位调制。此外，SLM具有低损坏阈值和低转换效率(通常约40％)，不能承受高能激光。使用倾斜圆柱形伸缩系统是一种低成本的方法，但是调节性能有限，镜头倾斜需要非常精确的对准。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有各种艾里光束产生方法的不足，提出了一种基于变形镜产生可调艾里光束的系统。

本实用新型所述的一种基于变形镜产生可调艾里光束的系统包括激光器、一号凸透镜、变形镜、望远镜缩束系统、半透半反分光镜、二号凸透镜、图像传感器、驱动电源和聚焦透镜；

所述激光器输出的光束经过一号凸透镜后形成平行光束；平行光束经变形镜反射后形成高斯光束，高斯光束通过望远镜缩束系统后形成缩束光；缩束光通过半透半反分光镜后分成第一缩束光和第二缩束光；

第一缩束光通过二号凸透镜后入射至图像传感器，图像传感器将其转换为反馈信号发送至主控计算机，主控计算机在未接收到反馈信号前，主控计算机通过驱动电源以泽尼克模式爬山法对变形镜进行初步控制，实现对高斯光束的初步校正；在主控计算机接收到反馈信号后，主控计算机通过驱动电源根据反馈信号对变形镜进行精确控制，实现产生不同振幅和旋转角度立方相位的高斯光束；

第二缩束光通过聚焦透镜进行光学傅立叶变换后，在聚焦透镜焦点位置处产生艾里光束。

本实用新型的工作原理为：激光器的输出光束被一号凸透镜扩大成与变形镜口径相匹配的平行光，该平行光经过变形镜反射，通过望远镜系统缩束后被半透半反分光棱镜分成两束，一束光为第一缩束光，另一束光为第二缩束光；第一缩束光通过二号凸透镜入射到图像传感器反馈给主控计算机，主控计算机通过驱动电源先采用泽尼克模式爬山法控制变形镜对系统像差进行无波前校正，其次在校正后的系统上继续控制变形镜，精确地产生不同振幅和旋转角度的立方相位；第二缩束光通过聚焦透镜经光学傅立叶变换后，在焦点位置处产生高质量可调节的艾里光束。

本实用新型的有益效果是采用了变形镜，通过实时的控制与校正，能精确地产生不同振幅和旋转角度的立方相位，这为生成高质量可调的艾里光束提供了一种简单便捷的方法。

本实用新型产生的高质量可调节的艾里光束，可用于高能精密激光加工、光学操控、光学成像领域。

附图说明