[发明专利]一种线性约束的激光横向高阶模式分束单元及系统

权利要求书

1.一种线性约束的激光横向高阶模式分束单元，其特征在于，包括光线分束器(1)、反射镜(2)、两个柱聚焦透镜(4)、两个波片(5)、偏振分束器(6)和空间光调制器(7)；

光线依次穿过其中一个波片(5)、其中一个柱聚焦透镜(4)和光线分束器(1)，从光线分束器(1)射出后经过空间光调制器(7)回到光线分束器(1)，再从光线分束器(1)至反射镜(2)反射至空间光调制器(7)上，再回到反射镜(2)上反射依次经过另一个柱聚焦透镜(4)、光线分束器(1)、另一个波片(5)和偏振分束器(6)，从偏振分束器(6)中分成两束射出；

空间光调制器(7)接触光线的电控相列型液晶面板上并排设置有两片相位片，每片相位片横向相位对应的灰度值为取整，f_xk和f_yk为聚焦相位片在两个垂直于光线的方向上的焦距，λ为激光波长，两片相位片的区域加载球面均为椭圆，光线经过空间光调制器(7)的两次期间，分别通过两片相位片的区域加载球面波前调制；

厄米-高斯模式的两个模式参数n和m可以构成一个二维平面，称为态平面；线性约束an+bm+c＝0限制了该平面内的一条直线，所有位于此直线上的模式称为线性约束双参数的高阶模式；由于模式参数n,m取值为自然数，限制a0，b0，该约束通过a,b的取值仍可覆盖整个态平面；同时，在实际分束单元中，常数c通过引入常数相位差补偿，因此设置c＝0；

态平面内的直线an+bm＝0包含了一系列从原点(0,0)开始的双指数模式，作为直接分束对象；除原点外，第i个点(n_i，m_i)具有特征其中第1个点的坐标n₁,m₁互质；根据第k级的分束条件式中k取值为正整数；将直线约束方程代入分束条件可得另设定条件可以得到对应附加相位成分G为古伊相移，x和y为两个垂直于光线传播的方向。

2.根据权利要求1所述的线性约束的激光横向高阶模式分束单元，其特征在于，波片(5)采用角度为45°的四分之一波片或角度为22.5°的半波片。

3.一种线性约束的激光横向高阶模式分束单元，其特征在于，包括干涉仪分束单元和相位附加元件(3)；

干涉仪分束单元包括若干个光线分束器(1)和若干个反射镜(2)，入射光被光线分束器(1)分成两束，经过反射镜(2)反射，两束光线从光线分束器(1)射出，相位附加元件(3)设置在接收入射光的光线分束器(1)和与其相邻的其中一个反射镜(2)之间；

相位附加元件(3)包括两个相对设置的聚焦相位片，聚焦相位片包括一个圆弧面和平面，两个聚焦相位片的圆弧面相背设置，平面相对设置，聚焦相位片采用各向同性材料制成；两个聚焦相位片沿光线方向厚度分布为其中n_a为介质折射率，n₀为空气折射率，L₀为常数以保证厚度数值为正，x和y为两个垂直于光线传播的方向，f_xk和f_yk为聚焦相位片在两个垂直于光线的方向上的焦距；

厄米-高斯模式的两个模式参数n和m可以构成一个二维平面，称为态平面；线性约束an+bm+c＝0限制了该平面内的一条直线，所有位于此直线上的模式称为线性约束双参数的高阶模式；由于模式参数n,m取值为自然数，限制a0，b0，该约束通过a,b的取值仍可覆盖整个态平面；同时，在实际分束单元中，常数c通过引入常数相位差补偿，因此设置c＝0；

态平面内的直线an+bm＝0包含了一系列从原点(0,0)开始的双指数模式，作为直接分束对象；除原点外，第i个点(n_i，m_i)具有特征其中第1个点的坐标n₁,m₁互质；根据第k级的分束条件式中k取值为正整数；将直线约束方程代入分束条件可得另设定条件可以得到对应附加相位成分G为古伊相移。

4.根据权利要求3所述的线性约束的激光横向高阶模式分束单元，其特征在于，干涉仪分束单元采用MZ干涉仪分束单元。

5.根据权利要求3所述的线性约束的激光横向高阶模式分束单元，其特征在于，干涉仪分束单元采用Sagnac干涉仪分束单元。