[发明专利]一种拉格朗日高斯光束古依相位参量测量方法

摘要

本发明涉及一种拉格朗日高斯光束古依相位参量测量方法。现有技术光路结构复杂、受到光束相干性限制、无法实现高灵敏度和高数值孔径光学系统中的测量。本发明利用拉格朗日高斯光束的波前振幅调制技术，对光束波前进行扇形遮光调制，并将光束径向参数选定为零，此时光束经过会聚后形成含有一个缺口的圆环形光斑，利用近场光学技术探测含有一个缺口的圆环形光斑，缺口中心对应的方位角参量为基模光束古依相位，经过简单计算得到不同传播位置上的任意拉格朗日高斯光束的古依相位。本发明方法实现简单、结构定位要求低、可靠性高、抗干扰性强、可实现高灵敏度直接测量、可以测量高数值孔径光学系统中的古依相位参量、应用范围广等特点。

主权项

1.一种拉格朗日高斯光束古依相位参量测量方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：步骤1：激光器出射光束经过准直扩束器件后形成准直光束，激光器出射光束的光路上依次设置有准直扩束器件、振幅型空间光调制器、不透光扇形挡光板、会聚物镜，通过计算全息方法得到光束径向参数为零的拉格朗日高斯光束全息图形，将全息图形通过数据线传输到振幅型空间光调制器中，激光器出射光束依次经过准直扩束器件和振幅型空间光调制器后转化成为零径向参数的拉格朗日高斯光束；步骤2：振幅型空间光调制器出射的拉格朗日高斯光束经过不透光扇形挡光板后，转化成为含有扇形挡住区域的拉格朗日高斯光束，不透光扇形挡光板的中心点与振幅型空间光调制器出射的拉格朗日高斯光束光轴中心点相重合，不透光扇形挡光板的扇形圆心角小于2π/3，扇形圆心角也称作扇形顶角，不透光扇形挡光板的半径大于准直扩束器件出射准直光束的半径，不透光扇形挡光板的入射面与振幅型空间光调制器的出射面的间距小于5毫米；步骤3：不透光扇形挡光板出射的含有扇形挡住区域的拉格朗日高斯光束经过会聚物镜，进行聚焦，形成含有一个缺口圆环形光斑的焦点区域，会聚物镜焦点区域设置有近场光纤探针，近场光纤探针的探测端光轴与会聚物镜出射光束光轴相互平行，近场光纤探针的探测端指向会聚物镜，近场光纤探针的探测端与三维纳米平台相固定，近场光纤探针的另一端与光电传感器相连接；步骤4：三维纳米平台带动近场光纤探针的探测端在会聚物镜焦点区域进行三维扫描，近场光纤探针探收集的光信号被光电传感器探测，得到焦点区域不同传播方向上的含有一个缺口的圆环形光斑，在轴向光强最大处所检测到的光斑缺口对应的方位角方向为零点方向，轴向光强最大处为轴向方向的起点，检测到的其它轴向位置上光斑缺口相对于零点方向的方位角参量为基模拉格朗日高斯光束的古依相位；步骤5：拉格朗日高斯光束的径向参数p乘以2，再与拓扑数取m绝对值和后加1，再乘上基模光束古依相位，就得到了不同传播位置上的任意拉格朗日高斯光束的古依相位，即为