[发明专利]利用柱状矢量光束实现多焦点三维任意移动的装置及方法

摘要

本发明公开了利用柱状矢量光束实现多焦点三维任意移动的装置及方法，柱状矢量光束分别经过振幅调制器和相位调制器，携带了振幅信息和相位信息，然后光束通过高数值孔径透镜聚焦，在焦场区域能够获得多个焦点，并且每个焦点的几何形状、偏振态分布和电场分布完全相同。通过在柱状矢量光束上加载特定的振幅信息和相位信息，在焦场区域可以实现每个焦点处在特定位置；通过在柱状矢量光束上加载动态的振幅信息和相位信息，可实现多个焦点在三维空间中按预定的轨迹移动。本发明方法容易实现，装置结构简单，易于调整，制造成本低；装置稳定性好，不需要其他特殊的光学元件。

主权项

1.利用柱状矢量光束实现多焦点三维任意移动的方法，其特征在于，实现该方法的装置包括依次排列的光源(1)、透射式振幅型空间光调制器(2)、透射式相位型空间光调制器(3)、高数值孔径透镜(4)；与透射式振幅型空间光调制器(2)连接的振幅控制器(5)、与透射式相位型空间光调制器(3)连接的相位控制器(6)；所述光源(1)向透射式振幅型空间光调制器(2)发出柱状矢量光束，矢量光束依次垂直入射透射式振幅型空间光调制器(2)、透射式相位型空间光调制器(3)和高数值孔径透镜(4)后，获得焦点；所述透射式振幅型空间光调制器(2)用于调控柱状矢量光束的振幅分布；所述透射式相位型空间光调制器(3)用于调控柱状矢量光束的相位分布；所述高数值孔径透镜(4)用于紧聚焦光束产生焦点；所述振幅控制器(5)用于加载具有振幅信息的全息图；所述相位控制器(6)，用于加载具有相位信息的全息图；利用该装置的焦点移动方法包括以下步骤：光源将产生的柱状矢量光束依次通过透射式振幅型空间光调制器和透射式相位型空间光调制器；振幅控制器在振幅型空间光调制器上投影全息图，所述全息图附带振幅信息，相位控制器在相位型空间光调制器上投影全息图，所述全息图附带相位信息；带有三维空间位置坐标的振幅信息和相位信息的柱状矢量光束经过高数值孔径透镜聚焦后获得多个焦点；透射式振幅型空间光调制器上所加载的振幅信息表达式为：透射式相位型空间光调制器上所加载的相位信息表达式为：其中：(ρ,φ)为极坐标系下的径向和角向坐标；m为产生的焦点个数；为第i个焦点的空间位移矢量；为第j个焦点的空间位移矢量；为波矢；通过在透射式振幅型空间光调制器(2)上加载相应的全息图，控制柱状矢量光束的振幅信息，获得多个焦点；通过在透射式相位型空间光调制器(3)上加载相应的全息图，控制柱状矢量光束的相位信息，获得平移的焦点。