[发明专利]一种产生矢量非均匀关联光束的系统及方法

权利要求书

1.一种产生矢量非均匀关联光束的系统，其特征在于，包括计算机以及沿光路依次设置的激光器、扩束装置、数字微镜器件、第一透镜、第一滤波片、四分之一波片、第二透镜、朗奇光栅，所述计算机与数字微镜器件电连接，所述计算机用于将变化的计算全息图加载至所述数字微镜器件上；

所述激光器用于产生第一激光束；

所述扩束装置用于对第一激光束进行扩束；

所述计算全息图用于将扩束后的第一激光束转换为光强为不同模式相互叠加的第二激光束；

所述第一透镜用于将所述第二激光束聚焦；

所述第一滤波片用于在第二激光束聚焦后的焦平面上滤出正负一级衍射光；

所述四分之一波片用于将正负一级衍射光分别转换成左旋圆偏振光束和右旋圆偏振光束；

所述第二透镜用于将所述左旋圆偏振光束和右旋圆偏振光束准直；

所述朗奇光栅用于将准直后的左旋圆偏振光束和右旋圆偏振光束合成一束矢量光束，所述矢量光束即为矢量非均匀关联光束；

矢量部分相干光束可以表示为：

其中：

其中，ρ₁＝(x₁,y₁)，ρ₂＝(x₂,y₂)，ρ₁和ρ₂表示位置矢量，α＝x,y，β＝x,y；E_x和E_y表示两个相互正交的x及y的随机电场；W是交互电场的系综平均，称之为交叉谱密度，可以用来表示部分相干光束；

公式(1)满足非负性定义，得到：

W_αβ(ρ₁,ρ₂)＝∫p_αβ(v)H_α^*(ρ₁,v)H_β(ρ₂,v)dv (2)

其中，v是某个模式的表征量，不同的v代表不同的模式；

将公式(2)中积分公式换成求和的形式，得到：

公式(3)可以理解为：部分相干光束可由权重函数p加权的N个基本场H的非相干叠加组成；

可选的，权重函数p选取最基本的高斯形式：

p与α,β无关；a为常数，与高斯函数束腰大小有关；

权重函数p决定了多张计算全息图的生成概率，由计算机完成编成后在数字微镜器件上播放；

所述变化的计算全息图包括多张子图，每一张子图表示生成某一模式的计算全息图，所述计算机用于将所有模式的计算全息图按照预定的概率在所述数字微镜器件上播放，每一张计算全息图的播放时间相同。

2.如权利要求1所述的产生矢量非均匀关联光束的系统，其特征在于，所述光路中还设有第二滤波片，所述第二滤波片设于所述扩束装置和数字微镜器件之间，所述第二滤波片用于转换经过所述扩束装置后的激光束的振幅函数。

3.如权利要求2所述的产生矢量非均匀关联光束的系统，其特征在于，所述第二滤波片为高斯滤波片。

4.如权利要求1所述的产生矢量非均匀关联光束的系统，其特征在于，还包括线偏振片，所述线偏振片用于筛选合成的矢量光束在不同方向上的光场，通过旋转所述线偏振片的角度可得到不同的标量非均匀关联光束。

5.如权利要求1所述的产生矢量非均匀关联光束的系统，其特征在于，所述产生矢量非均匀关联光束的系统还包括电荷耦合元件，所述电荷耦合元件用于记录所述矢量光束的光强。

6.如权利要求5所述的产生矢量非均匀关联光束的系统，其特征在于，所述计算机与电荷耦合元件连接，所述计算机用于存储所述电荷耦合元件记录的矢量非均匀关联光束的光强。