[发明专利]一种轴上多段稳定传输贝塞尔光束的产生装置及方法

说明书

本发明公开了一种轴上多段稳定传输贝塞尔光束的产生装置及方法，该装置包括：正轴锥镜；所述正轴锥镜的材料的折射率大于外部空间介质的折射率；所述正轴锥镜的底面上设置有振幅光阑；所述振幅光阑上设置有M个分立的渐变振幅调制的环形区域。本发明利用正轴锥镜产生贝塞尔光束，并在正轴锥镜的底面上设置有振幅光阑，通过多个环形区域内渐变的振幅调制作用于入射平面波，使产生的贝塞尔光束具有均匀性良好的轴上光强分布，且能够在光轴上的多段分立的区域内稳定传输，具有很重要的实际应用意义。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是指一种轴上多段稳定传输贝塞尔光束的产生装置及方法。

背景技术

贝塞尔光束是一种无衍射光束，它在自由空间中进行传播时，在垂直于传播方向的任何横截面上，光强分布保持不变。由于贝塞尔光束的光强分布不依赖于轴上位置，大大降低了对于实验系统在精确对准方面的要求，提高了系统的稳定性和精确度，因而它在激光加工、干涉测量、光学捕获等方面均存在广阔的应用前景。

申请号为201811346604.6的中国专利申请中涉及了一种用于产生稳定传输贝塞尔光束的装置及方法，其能够产生稳定传输的贝塞尔光束。然而上述方案产生的贝塞尔光束仅能在光轴上的一段区域内实现稳定传输，在实际应用中会受到一定限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种轴上多段稳定传输贝塞尔光束的产生装置及方法，能够在光轴上的多段区域内产生稳定传输的贝塞尔光束。

基于上述目的，本发明提供了一种轴上多段稳定传输贝塞尔光束的产生装置，包括：正轴锥镜；所述正轴锥镜的材料的折射率大于外部空间介质的折射率；所述正轴锥镜的底面上设置有振幅光阑；所述振幅光阑上设置有M个分立的环形透光区域；对应于所述M个环形透光区域，所述振幅光阑的振幅透射系数满足下式：

其中，ρ为所述振幅光阑上的径向位置坐标；所述环形透光区域的半径满足：0<R₁<R₂≤R₃<R₄≤R₅…<R_2M-1<R_2M≤R，R为所述振幅光阑的半径。

在一些实施方式中，所述振幅光阑的振幅透射系数进一步满足：T₁(ρ)×T₂(ρ)；其中，T₂(ρ)的表达式为：

其中，ε₁、ε₂、ε₃、ε₄、…、ε_2M-1和ε_2M为平滑长度比例系数；N为平滑阶数，N的取值为正实数。

在一些实施方式中，所述振幅光阑的振幅透射系数进一步满足：T₁(ρ)×T₂(ρ)；其中，T₂(ρ)的表达式为：

其中，ε₁、ε₂、ε₃、ε₄、…、ε_2M-1和ε_2M为平滑长度比例系数；R₁、R₂、R₃、R₄、…、R_2M-1和R_2M表示环形区域的半径；N为平滑阶数，其中N为正实数。

在一些实施方式中，所述振幅光阑的振幅透射系数进一步满足：T₁(ρ)×T₂(ρ)；其中，T₂(ρ)的表达式为：