[发明专利]一种基于液晶几何相位调制的激光阵列光源

权利要求书

1.一种可将基模高斯光束转化为高维激光光束阵列的几何相位阵列光栅，其特征在于：

(1)主要包括三部分，即衬底、液晶层和覆盖层，其中衬底用于承载液晶分子，液晶层用于引入几何相位调制，覆盖层用于固化液晶并起保护作用；

(2)在衬底上排列有许多液晶室，每一个液晶室中所承载的液晶分子具有相同的主轴方向排布，每一个液晶室的厚度d满足：2π(n_eff-n_o)d/λ＝π，其中，n_eff为液晶分子的有效异常折射率，n_o为液晶分子的寻常折射率，此时每一个液晶室相当于一半波片；

(3)通过激光直写技术控制衬底基片上不同液晶室内液晶分子的主轴排布方向α(x,y)，以此引入几何相位调制；

(4)引入的几何相位分布为0-π二值化，使得其对入射基模高斯光束的偏振态不敏感，即无需采用特定偏振态的基模高斯光束入射即可生成激光阵列；

(5)引入的几何相位分布依照目标光场特征(如维度等)进行设计，而后经过优化算法优化得到，对于生成不同维度的激光阵列，光栅的相位分布不同，但仍为0-π二值化。

2.一种基于液晶几何相位调制的激光阵列光源，具备半导体激光模块、单模光纤、光纤转接板、透镜、几何相位阵列光栅和金属套筒，其中：

所述半导体激光模块用于产生基模高斯光束；

所述单模光纤的一端与半导体激光模块的输出端相连，用于传输半导体激光模块所产生的激光；

所述光纤转接板与单模光纤的另一端相连，用于将单模光纤中的基模高斯光束耦合到自由空间中；

所述透镜置于光纤转接板后方的激光光路中，用于将基模高斯光束准直；

所述几何相位阵列光栅置于透镜后方的激光光路中，用于将基模高斯光束衍射为多个激光束，并分别以不同的衍射角度射出，以生成激光阵列；

所述金属套筒用于依次固定光纤转接板、透镜和几何相位阵列光栅，以使这些器件稳定固定且同光轴，满足多种不同工程场景的应用需求。