[发明专利]基于光学相控阵的预期多组光束远场焦斑位置控制方法

摘要

发明属于应用光学和衍射光学交叉技术领域，具体是一种基于光学相控阵的预期多组光束远场焦斑位置控制方法，在基于光学相控阵的预期多组光束远场焦斑位置独立控制装置上，依据多组光束焦斑的三维位置在远场预期不同需求，产生相应的多个相位分布，多个相位分形成复合相位分布用于驱动光学相控阵，从而实现基于光学相控阵的预期多组光束远场焦斑的三维位置的任意、独立、且无机械惯量编程控制；本发明克服了“不想要的光斑”问题，同时由于对每组光束的控制只应用了一个相位分布，可以减少多个光束同步控制时的计算量。

主权项

1.基于光学相控阵的预期多组光束远场焦斑位置控制方法，其特征在于：在基于光学相控阵的预期多组光束远场焦斑位置独立控制装置上，依据多组光束焦斑的三维位置在远场预期不同需求，产生相应的多个相位分布，多个相位分形成复合相位分布用于驱动光学相控阵，从而实现基于光学相控阵的预期多组光束远场焦斑的三维位置的任意、独立、且无机械惯量编程控制：基于光学相控阵的预期多组光束远场焦斑位置独立控制装置包括顺序排列的激光器、孔阑、准直扩束装置、偏振片、光学相控阵、透镜、远场多个平面； 依据多组光束焦斑的三维位置在远场预期不同需求，产生相应的多个相位分布：控制第组光束焦斑的相位分布形成过程：远场平面上预期的焦斑振幅分布为，且在远场平面个坐标点的强度为1，其他位置全为0，即多个光点，为自然数，相位分布迭代初值设为0，后续迭代中的相位分布可以由远场的傅立叶逆变换通过如下4个步骤确定，假定此时是第次迭代，为自然数，则有：步骤1：设定远场平面的预期的目标复振幅分布可以表达为:(10)其中，为远场平面的坐标，为第次迭代的相位分布经傅立叶变换后在远场平面实际获得的复振幅分布，为该复振幅的相位分布；步骤2：相位分布所在平面的复振幅分布由远场平面的复振幅分布傅立叶逆变换获得，具体可以表达如下：(11)其中，为相位分布所在平面的坐标，为此时相位分布所在平面光场的振幅分布，为此时相位分布所在平面光场的相位分布，为一个负透镜相位分布且,其中为虚数单位，为光波长，为物透镜到相位分布所在平面的距离，为物透镜焦距,为移动后的迭代平面到参考平面的距离，依据移动后的迭代平面在参考平面的左边还是右边，可以取正号或负号；步骤3：相位分布所在平面的复振幅分布中的相位分布保留，但振幅分布全部设置为1，获得新的复振幅分布，其表达为：(12)步骤4：新的复振幅分布经傅立叶变换后获得的远场平面的复振幅为：(13)其中，为正透镜相位分布且；上述4步骤反复迭代计算，直到逼近收敛于设定远场平面的预期的目标复振幅分布迭代完成，此时的即为对应所求解的控制第组光束焦斑的相位分布,为了更直观，其可表示为;对应于多组光束则需要迭代产生多个相位分布，为自然数，光学相控阵通过多个相位分布可以实现对组光束远场焦斑位置控制。