[发明专利]一种生成有限能量一阶艾里导数光束的方法

说明书

本发明提出了一种生成有限能量一阶艾里导数光束的方法，属于光学研究技术领域，激光器产生基模高斯光束，并将所述基模高斯光束输入到第一空间光调制器中；第一空间光调制器对所述基模高斯光束进行优美厄米‑高斯转换，得到特定权重系数的四束优美厄米‑高斯光束并输入到包括4f光学系统和光阑的过滤系统中进行滤光净化，并将优美厄米‑高斯叠加光源输入到由第三凸透镜、第二空间光调制器和第四凸透镜所组成的艾里光学变换系统中；艾里光学变换系统对所述优美厄米‑高斯叠加光源进行艾里光学变换，得到有限能量一阶艾里导数光束，并将所述有限能量一阶艾里导数光束输入到所述光束轮廓分析仪中进行光强分布的记录。

技术领域

本发明涉及光学研究技术领域，特别是涉及一种生成有限能量一阶艾里导数光束的方法。

背景技术

光学变换是指将一种光束变换成另一种完全不同特性光束的过程，其中最著名的变换就是艾里变换；现阶段已分别实现了对用高斯光束叠加表征的光束、激光腔的高阶本征模式光束和特殊形态分布光束的艾里变换，最终得到的输出光束皆为混合光束，并且混合光束里包含了艾里光束和各阶艾里导数光束；而由于数学上的迭代关系，艾里函数的各阶导数可以表示为不同权重的艾里函数和一阶艾里导数函数之和。因此，上述进行艾里变换后所得到的混合光束中必定包含了艾里光束和一阶艾里导数光束，只是两者的占比不同而已。

光学研究人员对艾里光束特性的研究相当深入，艾里光束可以应用在光学微操控、等离子通道、光子弹、光学显微成像、激光微加工等场景中。一阶艾里导数光束可以应用但不限于上述范围，并且即使在同一应用场景中，一阶艾里导数光束的效能和效率也会有所提升。然而，由于一阶艾里导数光束没有单独生成过，使光学研究人员始终无法真正对其特性进行细致而深入的研究，也就无法进一步挖掘一阶艾里导数光束的用途。

发明内容

本发明的目的是提供一种生成有限能量一阶艾里导数光束的方法，实现了一阶艾里导数光束的单独生成，为光学研究人员研究一阶艾里导数光束特性提供了基础，便于研究人员挖掘一阶艾里导数光束的特性及用途。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种生成有限能量一阶艾里导数光束的方法，应用于一阶艾里导数光束生成装置，所述一阶艾里导数光束生成装置包括：激光器、第一空间光调制器、过滤系统、艾里光学变换系统和光束轮廓分析仪；所述过滤系统包括4f光学系统和光阑；所述艾里光学变换系统包括第三凸透镜、第二空间光调制器和第四凸透镜；包括以下步骤：

激光器产生基模高斯光束，并将所述基模高斯光束输入到第一空间光调制器中；

第一空间光调制器对所述基模高斯光束进行优美厄米-高斯转换，得到权重系数分别为4(τγ)^3/2、2τ^3/2、2γ^3/2和1的四束优美厄米-高斯光束，并将权重系数分别为4(τγ)^3/2、2τ^3/2、2γ^3/2和1的所述四束优美厄米-高斯光束输入到所述过滤系统中；其中和w₀表示基模高斯光束的束腰尺寸，α和β表示所述第一空间光调制器上载的控制参数；

所述过滤系统对权重系数分别为4(τγ)^3/2、2τ^3/2、2γ^3/2和1的所述四束优美厄米-高斯光束进行滤光净化，滤除杂散光，并将优美厄米-高斯叠加光源输入到所述艾里光学变换系统中；

所述艾里光学变换系统对所述优美厄米-高斯叠加光源进行艾里光学变换，得到有限能量一阶艾里导数光束，并将所述有限能量一阶艾里导数光束输入到所述光束轮廓分析仪中；

光束轮廓分析仪对所述有限能量一阶艾里导数光束的光强分布进行记录。

可选地，在所述将所述基模高斯光束输入到第一空间光调制器之前，所述方法还包括：对所述基模高斯光束进行扩束。