[发明专利]产生矢量光束并实现焦场定制的方法及系统

权利要求书

1.产生矢量光束并实现焦场定制的方法，其特征在于，包括：

利用光纤激光阵列产生系统产生光纤激光阵列；

采集一小部分光纤激光阵列，用于活塞相位控制；对其余光纤激光阵列中的各子光束进行偏振调控，使其成为具有设定偏振分布的矢量光束；矢量光束呈径向分布，具有N圈径向排布的环形子阵列，环形子阵列的圈数越多，相干合成的矢量光束越接近理想的矢量光束，矢量光束中各子光束的束腰半径为w₀，波长为λ，光束子口径为R，第i圈环形子阵列的子光束个数为M_i，第i圈环形子阵列的子光束中心与矢量光束中心距离为r_i，第i圈环形子阵列中的相邻子光束间的中心距离为d_i，矢量光束中每一个子光束的初始偏振方位角为矢量光束中各子光束的方位角为第i圈环形子阵列其第n个子光束的方位角；

矢量光束经高数值孔径透镜紧聚焦后发射，得到焦平面附近的矢量光束紧聚焦场分布，其中发射面矢量光束的初始场表达式为：

其中，为初始平面的柱坐标，E_r和分为初始场在r和方向上的分量，circ(·)表示对子光束的截断，其半径R内的值取1，半径R外的值为0，δ＝w₀/R为子光束的截断因子，δ越大，子光束截断越多；

改变矢量光束中各子光束的初始偏振方位角或/和各子光束的方位角，就能改变焦平面附近的矢量光束紧聚焦场分布，实现矢量光束的焦场定制。

2.根据权利要求1所述的产生矢量光束并实现焦场定制的方法，其特征在于，还包括采集一小部分矢量光束进行观测，检验矢量光束中的各子光束的偏振方向是否达到了设定偏振分布要求。

3.根据权利要求1或2所述的产生矢量光束并实现焦场定制的方法，其特征在于，矢量光束经高数值孔径透镜紧聚焦，z＝0处是紧聚焦的焦点位置，根据理查德-沃尔夫矢量衍射理论，得到焦平面附近的矢量光束紧聚焦场分布

式中，分别为极坐标系下焦点附近的径向、切向和轴向光场分量，为焦点附近的柱坐标，θ为瞳面上一点的会聚角，f为高数值孔径透镜的焦距；光瞳切趾函数为如下贝塞尔-高斯函数形式

其中，θ_max＝arcsin^-1(NA)为最大光束会聚角，NA为高数值孔径透镜的数值孔径，NA0.7，β为高数值孔径透镜填充因子。