專利名稱：一種多焦點成像裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種成像裝置，尤其涉及一種多焦點成像裝置；同時，本發(fā)明還涉及一種多焦點成像方法，主要用于激光微加工、光學(xué)微操縱、光信息存儲、光與物質(zhì)相互作用等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的多焦點產(chǎn)生方法，大多通過采用微透鏡陣列、光束分離器或衍射光學(xué)元件等元件或方法生成多焦點光束。其中，采用微透鏡陣列方法產(chǎn)生多焦點光束時，因入射光一般采用高斯光束，又因高斯光束的不均勻性，導(dǎo)致該方法存在光能利用率不高的缺點；而光束分離器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大，調(diào)節(jié)精度要求高，在使用上較困難；衍射光學(xué)元件使用時必須與設(shè)計波長匹配，且不能用于不同波長，造價太高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多焦點成像裝置，具有對光束波前調(diào)控便捷、光能量利用率高、成本低廉等特點。此外，本發(fā)明還提供一種多焦點成像方法，具有對光束波前調(diào)控便捷、光能量利用率高、成本低廉等特點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種多焦點成像裝置，包括光源、光束直徑調(diào)節(jié)器、起偏器、濾波片、光學(xué)聚焦部件和光電探測部件；所述光源出射光束方向上依次置有光束直徑調(diào)節(jié)器、起偏器、濾波片、光學(xué)聚焦部件和光電探測部件；所述濾波片的濾波函數(shù)為COSn(ItKp)或者Sinn(ItKp)，其中，η為正奇數(shù)，m為非零整數(shù)，
φ為光束橫截面上的方位角。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述濾波片的濾波函數(shù)中的參數(shù)η和m可調(diào)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述光束直徑調(diào)節(jié)器是光束擴束倍率可調(diào)的光束擴束光學(xué)部件。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述光束直徑調(diào)節(jié)器為擴束鏡。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述焦點調(diào)制相位板為可編程相位型空間光調(diào)制器或可編程液晶光學(xué)相位控制器件或光機電集成相位控制器件。一種上述的多焦點成像裝置的成像方法，包括如下步驟光源出射光束經(jīng)過光束直徑調(diào)節(jié)器，光束直徑調(diào)節(jié)器對光束進行擴束，擴束后的激光束由起偏器對其進行偏振調(diào)制；調(diào)制得到的激光束經(jīng)過濾波片濾波后，由光學(xué)聚焦部件聚焦，并由光電探測部件探測顯示聚焦結(jié)果；
濾波片對入射的激光束進行調(diào)制，在焦點區(qū)域形成了多個焦點；其中，濾波片的濾波函數(shù)為COSn(ItKp)或者Sinn(ItKp)，φ為光束橫截面上的方位角，當η為正奇數(shù)，m為非零整數(shù)時；最終得到的焦點個數(shù)為2 |m|。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的多焦點成像裝置及方法，對光束波前調(diào)控便捷，光能量利用率高，成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，對機械定位要求低。


圖1為本發(fā)明多焦點成像裝置的組成示意圖。圖2為本發(fā)明多焦點成像裝置的焦點示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。實施例一請參閱圖1，圖1為本發(fā)明實施例成像裝置示意圖。一種多焦點成像裝置，由光源 1、光束直徑調(diào)節(jié)器2、起偏器3、濾波片4、光學(xué)聚焦部件5和光電探測部件6構(gòu)成；光源1出射光束方向上依次置有光束直徑調(diào)節(jié)器2、起偏器3、濾波片4、光學(xué)聚焦部件5和光電探測部件6，濾波片4的濾波函數(shù)為c0S(2(p)，(p為光束橫截面上的方位角。光源1采用He-Ni激光器，波長為632. 8nm,光束直徑調(diào)節(jié)器2采用伽利略型擴束鏡(當然，也可以采用開普敦型擴束鏡)，光學(xué)聚焦部件5為尼康平場復(fù)消色差物鏡。本發(fā)明的一種相位板多焦點產(chǎn)生裝置如上所述結(jié)構(gòu)，工作過程為光源1出射光束經(jīng)過光束直徑調(diào)節(jié)器2，光束直徑調(diào)節(jié)器2對光束進行擴束，擴束后的激光束由起偏器3對其進行偏振調(diào)制，調(diào)制得到的激光束經(jīng)過濾波片4濾波后，由光學(xué)聚焦部件5聚焦，并由光電探測部件6探測顯示聚焦結(jié)果；濾波片4對入射的激光束進行調(diào)制，在焦點區(qū)域形成了多個焦點。其中，濾波片4的濾波函數(shù)為c0S(2(p)，(p為光束橫截面上的方位角，因n= l，m = 2， 最終得到的焦點個數(shù)為4個，如圖2所示。綜上所述，本發(fā)明提出的多焦點成像裝置及方法，對光束波前調(diào)控便捷，光能量利用率高，成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，對機械定位要求低。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、 材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種多焦點成像裝置，其特征在于，包括光源、光束直徑調(diào)節(jié)器、起偏器、濾波片、 光學(xué)聚焦部件和光電探測部件；所述光源出射光束方向上依次置有光束直徑調(diào)節(jié)器、起偏器、濾波片、光學(xué)聚焦部件和光電探測部件；所述濾波片的濾波函數(shù)為COSn(ItKP)或者Sinn(ItKp)，其中，η為正奇數(shù)，m為非零整數(shù)，φ為光束橫截面上的方位角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多焦點成像裝置，其特征在于 所述濾波片的濾波函數(shù)中的參數(shù)η和m可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多焦點成像裝置，其特征在于所述光束直徑調(diào)節(jié)器是光束擴束倍率可調(diào)的光束擴束光學(xué)部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多焦點成像裝置，其特征在于 所述光束直徑調(diào)節(jié)器為擴束鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多焦點成像裝置，其特征在于所述焦點調(diào)制相位板為可編程相位型空間光調(diào)制器或可編程液晶光學(xué)相位控制器件或光機電集成相位控制器件。
6.一種權(quán)利要求1所述的多焦點成像裝置的成像方法，其特征在于，包括如下步驟 光源出射光束經(jīng)過光束直徑調(diào)節(jié)器，光束直徑調(diào)節(jié)器對光束進行擴束，擴束后的激光束由起偏器對其進行偏振調(diào)制；調(diào)制得到的激光束經(jīng)過濾波片濾波后，由光學(xué)聚焦部件聚焦，并由光電探測部件探測顯示聚焦結(jié)果；濾波片對入射的激光束進行調(diào)制，在焦點區(qū)域形成了多個焦點；其中，濾波片的濾波函數(shù)為COSn(ItKp)或者Sinn(ItKp)，φ為光束橫截面上的方位角，當η為正奇數(shù)，m為非零整數(shù)時； 最終得到的焦點個數(shù)為2 |m|。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種多焦點成像裝置及方法，所述裝置包括光源、光束直徑調(diào)節(jié)器、起偏器、濾波片、光學(xué)聚焦部件和光電探測部件；所述光源出射光束方向上依次置有光束直徑調(diào)節(jié)器、起偏器、濾波片、光學(xué)聚焦部件和光電探測部件；所述濾波片的濾波函數(shù)為或者其中，n為正奇數(shù)，m為非零整數(shù)，為光束橫截面上的方位角。本發(fā)明提出的多焦點成像裝置及方法，對光束波前調(diào)控便捷，光能量利用率高，成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，對機械定位要求低。
文檔編號G02B27/28GK102566077SQ20121003036
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者姜曼, 莊松林, 瑚琦, 田毅強, 翁曉羽, 蔣庭佳, 郭漢明, 隋國榮 申請人:上海理工大學(xué)