[发明专利]几何相位透镜

权利要求书

1.一种几何相位透镜，通过分别控制以光轴为圆心的各环所对应的双折射材料长轴方向变化，以对入射光进行基于偏振态变化的几何相位调制，实现光束衍射和偏转；

其中，至少一个环将内侧邻接的第一区域与外侧邻接的第二区域进行分界；所述第一区域和所述第二区域都等同于凸透镜以实焦点对非零的同一级衍射光束进行会聚，且所述第一区域的实焦点与所述第二区域的实焦点处于所述几何相位透镜的同侧并分布于所述光轴的不同位置；

其中，在所述第一区域中，以光轴为圆心，沿半径方向，相邻环之间的双折射材料长轴方向连续周期性变化，以长轴方向由0变化到180度为一个变化周期，且变化速率与半径大小成正相关，以使得各环同一衍射级所对应的衍射角度随环半径增大而增大；

在所述第二区域中，以光轴为圆心，沿半径方向，相邻环之间的双折射材料长轴方向连续周期性变化，以长轴方向由0变化到180度为一个变化周期，且变化速率与半径大小成正相关，以使得各环同一衍射级所对应的衍射角度随环半径增大而增大；

其中，所述第一区域中的长轴方向变化速率与所述第二区域所对应的长轴方向变化速率不同以使得所述第一区域所对应的焦距与所述第二区域所对应的焦距不相等。

2.根据权利要求1所述的几何相位透镜，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域在对非零的同一级衍射光束进行会聚时，对相对应的相反级衍射光束基于虚焦点进行发散。

3.根据权利要求2所述的几何相位透镜，其特征在于，当+1衍射级光束基于虚焦点发散时，-1衍射级光束基于实焦点会聚；或者

当-1衍射级光束基于虚焦点发散时，+1衍射级光束基于实焦点会聚。

4.根据权利要求1所述的几何相位透镜，其特征在于，所述几何相位透镜的外形为平板结构。

5.根据权利要求1至4任一所述的几何相位透镜，其特征在于，所述几何相位透镜还用于：将入射的左旋圆偏振光偏转成出射的右旋圆偏振光，和/或将入射的右旋圆偏振光偏转成出射的左旋圆偏振光，和/或将入射的非偏振态自然光衍射成衍射角相反的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。

6.根据权利要求1至4任一所述的几何相位透镜，其特征在于，所述几何相位透镜应用于激光切割的光路中。

7.根据权利要求6所述的几何相位透镜，其特征在于，在光轴上均布的至少三个实焦点形成切割面。

8.根据权利要求7所述的几何相位透镜，其特征在于，所述几何相位透镜应用于激光切割的光路中。

9.根据权利要求5所述的几何相位透镜，其特征在于，在光轴上均布的至少三个实焦点形成切割面。