一種類艾里光束的產生方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學領域，尤其涉及一種類艾里光束的產生方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 量子力學中的薛定諤方程給出了多種無衍射波的理論預言，后來通過薛定諤方程 和衍射中的旁軸方程之間的數(shù)學對應關系，開始在光學領域系統(tǒng)地研宄無衍射光束。三十 多年前，Berry和Balazs在量子力學領域做了一個重要的預言：薛定諤方程具有一個遵循 艾里函數(shù)的波包解。理論研宄發(fā)現(xiàn)，艾里波包具有一些顯著的特性：無衍射、自橫向加速，自 愈等。Berry認為，艾里波包是一維薛定諤方程唯一的無衍射解。然而，這一工作沒有引起 人們的關注，其原因是理論上的艾里波包攜帶無窮多的能量，這在現(xiàn)實中顯然是不能實現(xiàn) 的，因此這一結果沒有成功引領科研人員在實驗上實現(xiàn)自加速的艾里波包。直到2007年， 美國中弗羅里達大學的GeorgiosSiviloglou等人重新對Berry的工作進行了研宄，發(fā)現(xiàn) 被指數(shù)"截趾"的艾里函數(shù)也是薛定諤方程的解，基于這一發(fā)現(xiàn)他們在實驗上第一次實現(xiàn)了 攜帶有限能量艾里光束的產生。
[0003] 在過去短短的幾年時間里，艾里光束的奇異特性使得它具有一些很特殊的應用 價值，人們對它的研宄涉及了理論和實驗、線性和非線性、基礎研宄和潛在應用等多個方 面。艾里光束先后被應用到了光學微粒操控、光子彈及等離子體通道的產生、表面等離子體 激元的誘導、電子加速、艾里激光器等眾多研宄領域，推動自加速光的研宄成為一個激動 人心的前沿課題。
[0004] 現(xiàn)有的艾里光束的產生方法有引入衰減因子法、高斯激光束調制法、二維波導陣 列法等。然而，這些方法并不能夠改變艾里光束的空間拓撲結構和形狀，這難以為艾里光束 在構建自會聚光束、微粒操控、光子彈等方面的應用提供較多的自由度。

【發(fā)明內容】

[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種類艾里光束的產生方法及裝置，該方法可對光束的 空間拓撲結構和形狀進行調控。
[0006] 本發(fā)明提供一種類艾里光束的產生方法，其包括以下步驟：
[0007] (1)由激光器發(fā)出高斯光束，并將所述高斯光束進行準直和擴束；
[0008] (2)將準直擴束后的高斯光束投射到分光棱鏡上以進行分光；
[0009] (3)在空間光調制器上預先加載一相位圖形，并通過加載了相位圖形的空間光調 制器對將分光后的高斯光束進行相位調制，其中，所述相位圖形為通過計算機在原立方相 位中X軸與y軸之間引入旋轉角度0因子得到，所述旋轉角度0滿足：0° < 0 < 360° ;
[0010] (4)將經(jīng)過相位調制后的高斯光束通過一傅里葉透鏡進行傅里葉變換，得到類艾 里光束。
[0011] 進一步對所述類艾里光束進行放大和接收的步驟，具體包括：將所述類艾里光束 通過顯微物鏡放大，再通過圖像傳感接收器接收。
[0012] 本發(fā)明還提供一種類艾里光束的產生裝置，其包括：
[0013] 激光器，用于發(fā)出高斯光束；
[0014] 準直擴束鏡，用于對高斯光束進行準直和擴束；
[0015] 分光棱鏡，用于對準直和擴束后的高斯光束進行分光；
[0016] 計算機，用于向空間光調制器預先加載一相位圖形，所述相位圖形為通過計算機 在原立方相位中X軸與y軸之間引入旋轉角度0因子得到，所述旋轉角度0滿足：0° < 0 < 360° ；
[0017] 空間光調制器，其通過預先加載的相位圖形而對所述高斯光束進行相位調制；
[0018] 傅里葉透鏡，用于對經(jīng)過相位調制的光束進行傅里葉變換以得到類艾里光束。
[0019] 其中，還包括顯微物鏡和圖像傳感接收器，所述顯微物鏡用于將所述類艾里光束 放大，所述圖像傳感接收器用于接收類艾里光束。
[0020] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所述類艾里光束的產生方法及裝置具有以下優(yōu)點：由于 通過在原立方相位中增加一個調控波前的因子，即在原立方相位中X方向與y方向之間引 入旋轉角度0因子，從而調控光束波前傳播特性，獲得具有不同角度和形狀的類艾里光 束，進而改變光束的空間拓撲結構和分布，更加靈活地控制光束的傳播，為其在許多應用如 構建自會聚光束、微粒操控、光子彈等方面提供更多的自由度。該類艾里光束具有與傳統(tǒng)的 艾里光束相似的特性，如無衍射，自愈，自加速特性，并且該光束在構建自會聚光束、等離子 體、微粒操控、光子彈、艾里激光器和大氣傳輸?shù)确矫婢哂辛己玫膽们熬啊?br>【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實施例提供的類艾里光束的產生裝置的結構示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明實施例在空間光調制器上加載的相位圖形，其中旋轉角度0 = 45。。
[0023] 圖3為圖2得到的類艾里光束的光場分布圖。
[0024] 圖4為本發(fā)明實施例在空間光調制器上加載的相位圖形，其中旋轉角度0 = 135。。
[0025] 圖5為圖4得到的類艾里光束的光場分布圖。
[0026] 圖6為本發(fā)明實施例在空間光調制器上加載的相位圖形，其中旋轉角度0 = 225。。
[0027] 圖7為圖6得到的類艾里光束的光場分布圖。
[0028] 圖8為本發(fā)明實施例在空間光調制器上加載的相位圖形，其中旋轉角度0 = 270。。
[0029] 圖9為圖8得到的類艾里光束的光場分布圖。
[0030] 圖10為本發(fā)明實施例在空間光調制器上加載的相位圖形，其中旋轉角度0 = 330。。
[0031] 圖11為圖10得到的類艾里光束的光場分布圖。
[0032] 在附圖1中，1表不激光器；2表不準直擴束鏡；3表不分光棱鏡；4表不空間光調 制器；5表示計算機；6表示傅里葉透鏡；7表示顯微物鏡；8表示圖像傳感接收器；9表示顯 示器。
[0033] 如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0034] 以下將結合附圖對本發(fā)明提供的類艾里光束的產生方法以及裝置作進一步說明。
[0035] 請參閱圖1，為本發(fā)明提供的類艾里光束的產生裝置的結構示意圖。所述類艾里光 束的產生裝置包括激光器1、準直擴束鏡2、分光棱鏡3、空間光調制器4、計算機5以及傅里 葉透鏡6。
[0036] 該激光器1用于發(fā)出高斯光束。該激光器1可為He-Ne激光器、Ar離子激光器等。 本實施例中，采用可見光波長為632. 8nm的He-Ne激光器。
[0037] 該準直擴束鏡2用于對高斯光束進行準直和擴束。該準直擴束鏡2中的焦距和通 光口徑根據(jù)具體需要調節(jié)。本實施例中，該準直擴束鏡2的焦距300mm，通光口徑50mm。
[0038] 該分光棱鏡3起到對準直和擴束后的高斯光束進行分光的作用。本實施例中，該 分光棱鏡3的尺寸為25*25mm。
[0039]