[发明专利]一种利用菲涅尔透镜模块产生方形聚焦空心光束的方法

摘要

本发明涉及一种利用菲涅尔透镜模块产生方形聚焦空心光束的方法，包括以下步骤：步骤S1：采用若干个具有相同半径和圆心角的扇形菲涅尔透镜区块组成一圆形菲涅尔透镜模块，在所述圆形菲涅尔透镜模块下方放置一探测面；步骤S2：将一束平行光垂直入射至所述圆形菲涅尔透镜模块上，出射的光在探测面上获得方形的空心光图案。本发明利用模块化的菲涅尔透镜产生方形的聚焦空心光束图案，设计简单，光学效率高。

主权项

1.一种利用菲涅尔透镜模块产生方形聚焦空心光束的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：采用若干个具有相同半径和圆心角的扇形菲涅尔透镜区块组成一圆形菲涅尔透镜模块，在所述圆形菲涅尔透镜模块下方放置一探测面；步骤S2：将一束平行光垂直入射至所述圆形菲涅尔透镜模块上，出射的光在探测面上获得方形的空心光图案；其中，分隔角为ω的菲涅尔透镜模块形成边长为d的方形空心光，位于方位角θ的扇形菲涅尔透镜区块生成方形空心光图案中同样方位角为θ的点；其中，步骤S1中，所述圆形菲涅尔透镜模块的设计具体为：设计区间取值在方位角θ为0至设扇形菲涅尔透镜区块的标识为n，n表示从为0至区间的第n个区块，则第n个扇形菲涅尔透镜区块产生的聚焦点到坐标原点的距离r_n由下式可得：其中，θ为第n个区块的方位角，由下式决定：θ_n＝(n‑1)ω(1≤n≤π/(4ω))；其中，步骤S2中，所述平行光垂直入射至所述圆形菲涅尔透镜模块上后，经斜角为α的齿形折射至所述探测面，对于第n个区块，α表示为：其中，β＝arctan[((ρ‑r_n)/f)]；式中，N₁，N₂分别表示空气和菲涅尔透镜材料的折射率，ρ为齿形中心到中心轴的距离，f为焦距；齿高h表示为：h＝p×tan(α)；其中p为菲涅尔透镜的齿宽。