一種空心光束的產(chǎn)生裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置。其中，該裝置包括空間光調(diào)制器、分束器、反射鏡和變換系統(tǒng)?？臻g光調(diào)制器、反射鏡和變換系統(tǒng)分別在分束器不同的側(cè)部；空間光調(diào)制器與分束器之間的距離等于反射鏡與分束器之間的距離；空間光調(diào)制器用于接收分束器所射出的第一光束和向分束器反射出第二光束，第一光束與第二光束具有π的相位差；變換系統(tǒng)用于接收分束器所射出的第三光束和輸出空心光束，第三光束為第二光束與反射鏡反射的第四光束重合的光束；第二光束與第四光束具有π的相位差。本發(fā)明利用分束器實現(xiàn)激光光束的耦合，對激光光束直接調(diào)制產(chǎn)生空心光束，裝置簡單易操作。
【專利說明】
一種空心光束的產(chǎn)生裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種空心光束的產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 空心光束是一種在傳播方向上中心光強(qiáng)或軸向光強(qiáng)為零的光束，此類光束的中心 存在相位奇異點。由于空心光束廣泛地應(yīng)用在生命科學(xué)與納米技術(shù)、二元光學(xué)、原子光學(xué)以 及微觀粒子的激光控制和導(dǎo)向，從而受到人們的關(guān)注。
[0003] 近年來，空心光束的產(chǎn)生以及空心光束類型等問題引發(fā)了國內(nèi)外許多學(xué)者的密切 關(guān)注，并成為重要的研究課題。人們運(yùn)用各種各樣的方法得到多種空心光束，包括:模式轉(zhuǎn) 換法、幾何光學(xué)方法、光學(xué)全息法、計算機(jī)全息法、橫模選擇法、相位片法、空間光調(diào)制器法 和中空波法等。目前最常用的是利用激光器產(chǎn)生的激光光束通過準(zhǔn)直透鏡系統(tǒng)、光闌和軸 棱錐后產(chǎn)生Bessel光束，再經(jīng)過橢圓環(huán)形孔徑衍射得到空心光束，具體裝置如圖1。激光器 10發(fā)出的激光光束經(jīng)過第一透鏡11和第二透鏡12擴(kuò)束后，通過光闌13和周棱錐14射入橢圓 環(huán)形孔徑15,激光光束通過橢圓環(huán)形孔徑15的衍射輸出空心光束，最后利用采集設(shè)備16采 集空心光束。
[0004] 通過橢圓環(huán)形孔徑15衍射得到的空心光束形狀單一，有大量能量損失，不利于空 心光束在實際中的應(yīng)用。其他方式獲得空心光束的方法，多數(shù)需要對激光光束進(jìn)行模式轉(zhuǎn) 換，實驗裝置復(fù)雜，且對實驗裝置中各個環(huán)節(jié)的部件要求較高，操作起來都相對復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種簡單且容易操作的裝置來獲得空心 光束。該裝置利用分束器實現(xiàn)光束的耦合，對耦合的激光光束直接調(diào)制，無需對激光光束進(jìn) 行模式轉(zhuǎn)換，并且，通過該裝置獲得的空心光束無能量損失。
[0006] 本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，包括空間光調(diào)制器、分束器、反射 鏡和變換系統(tǒng)；
[0007] 所述空間光調(diào)制器、所述反射鏡和所述變換系統(tǒng)分別在所述分束器不同的側(cè)部；
[0008] 所述空間光調(diào)制器與所述分束器之間的距離等于所述反射鏡與所述分束器之間 的距離；
[0009] 所述空間光調(diào)制器用于接收所述分束器所射出的第一光束和向所述分束器反射 出第二光束，所述第一光束與第二光束具有η的相位差；
[0010]所述變換系統(tǒng)用于接收所述分束器所射出的第三光束和輸出空心光束，所述第三 光束為所述第二光束與所述反射鏡反射的第四光束重合的光束;所述第四光束與所述第二 光束具有JT的相位差。
[0011]優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其中，所述變換系統(tǒng)包括 第一廣義透鏡、第二廣義透鏡和第三廣義透鏡，且所述第一廣義透鏡、所述第二廣義透鏡和 所述第三廣義透鏡均由兩個平凸柱面透鏡組成；
[0012] 組成所述第一廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡 可偏離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度；
[0013] 組成所述第二廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡 可偏離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度；
[0014] 組成所述第三廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡 可偏離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度。
[0015]優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其中，組成所述第一廣義 透鏡和所述第三廣義透鏡的每個平凸柱面透鏡的焦距相等;組成所述第二廣義透鏡的焦距 為組成所述第一廣義透鏡的每個平凸透鏡的焦距的一半；
[0016] 所述第二廣義透鏡的中心位置到所述第一廣義透鏡的中心位置的距離和所述第 二廣義透鏡的中心位置到所述第三廣義透鏡的中心位置的距離相等，均為所述第一廣義透 鏡的焦距。
[0017] 優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，還包括激光光源，所述激 光光源為波長為632. lnm的氦氖激光。
[0018]優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其中，所述變換系統(tǒng)的變 換角度為0.578JT。
[0019]優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其中，所述變換系統(tǒng)的變 換角度為0.422JT。
[0020] 優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其中，第二光束的光斑尺 寸小于第四光束的光斑尺寸。
[0021] 優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，還包括C⑶相機(jī)；
[0022] 所述C⑶相機(jī)，用于采集從變換系統(tǒng)輸出的空心光束。
[0023]優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其中，
[0024]所述第二光束的功率小于所述第四光束的功率。
[0025]優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供了一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其中，所述變換系統(tǒng)為 Gyrator變換系統(tǒng)。
[0026] 本發(fā)明實施例提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，主要包括間光調(diào)制器、分束器、反 射鏡和變換系統(tǒng)?？臻g光調(diào)制器、反射鏡和變換系統(tǒng)分別在分束器不同的側(cè)部;空間光調(diào)制 器與分束器之間的距離等于反射鏡與分束器之間的距離;空間光調(diào)制器用于接收分束器所 射出的第一光束和向分束器反射出第二光束，第一光束與第二光束具有π的相位差;變換系 統(tǒng)用于接收分束器所射出的第三光束和輸出空心光束，第三光束為第二光束與反射鏡反射 的第四光束重合的光束，第四光束與第二光束具有η的相位差。分束器將激光光束分為兩束 光，分別入射到空間光調(diào)制器和反射鏡上，入射到空間光調(diào)制器上的光束經(jīng)過相位調(diào)制得 到與原光束具有η相位差的光束，所述具有η相位差的光束與反射鏡反射的光束經(jīng)過分束器 重合在一起并入射到變換系統(tǒng)，變換系統(tǒng)對入射到其中的重合光束進(jìn)行調(diào)制得到空心光 束。
【附圖說明】
[0027] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對 范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這 些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0028] 圖1示出了一種目前常用的產(chǎn)生空心光束的裝置圖；
[0029] 圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置示意圖；
[0030] 圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置中分束器的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0031]圖4示出了本發(fā)明實施例所提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置中第一廣義透鏡的結(jié) 構(gòu)圖；
[0032]圖5示出了本發(fā)明實施例所提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置中Gyrator變換系統(tǒng) 變換角為〇. 578JT產(chǎn)生的空心光束圖；
[0033]圖6示出了本發(fā)明實施例所提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置中第四光束和第二光 束的光斑圖；
[0034]圖7示出了本發(fā)明實施例所提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置中Gyrator變換實驗 系統(tǒng)產(chǎn)生的空心光束隨第一個廣義透鏡角度變化圖；
[0035]圖8示出了本發(fā)明實施例所提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置中Gyrator變換實驗 系統(tǒng)產(chǎn)生的空心光束圖，變換角為0.42231(左），變換角為0.57831(右）。
[0036]附圖中數(shù)字代表意義如下：
[0037] 10-激光器
[0038] 11-第一透鏡
[0039] 12-第二透鏡
[0040] 13-光闌
[0041 ] 14-軸棱錐
[0042] 15-橢圓環(huán)形孔徑
[0043] 16-采集設(shè)備
[0044] 20-分束器
[0045] 201-第一側(cè)部
[0046] 202-第二側(cè)部
[0047] 203-第三側(cè)部
[0048] 204-第四側(cè)部
[0049] 21-反射鏡
[0050] 22-變換系統(tǒng) [0051 ] 221-平凸柱面鏡
[0052] 23-CCD 相機(jī) [0053] 24-空間光調(diào)制器
【具體實施方式】
[0054]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在 此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因 此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的 范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0055] 現(xiàn)有技術(shù)中，獲得空心光束的方法包括模式轉(zhuǎn)換法、幾何光學(xué)方法、光學(xué)全息法、 計算機(jī)全息法、橫模選擇法、相位片法、空間光調(diào)制器法和中空波法等。其中，η相位片法首 先需要制作一個η相位片，該位相片的中心圓盤與外面相鄰圓環(huán)之間存在著一個精確的位 相差;接著，讓一束準(zhǔn)直的光束照射到該η相位片上，然后再通過透鏡聚焦。由于光束在通過 這一31相位片的內(nèi)外二環(huán)時將發(fā)生相消干涉，從而導(dǎo)致在焦點附近產(chǎn)生局部區(qū)域光強(qiáng)為零 的局域空心光束?？臻g光調(diào)制器法是將兩束光的相位信息同時加載在一個空間光調(diào)制器上 在輸出得到空心光束?？臻g光調(diào)制器的核心部件是一個類似于全息相位片的顯示器，其工 作原理與全息法類似。首先，將初始光束和目標(biāo)光束的相位信息輸入計算機(jī)，計算機(jī)模擬出 兩束光的全息相位圖，然后利用傅里葉變換將全息圖的信息加載到顯示器上，當(dāng)初始光束 射入到已經(jīng)加載好相位信息的空間光調(diào)制器后，出射光束即為所需要的光束。
[0056] 上述兩種方式獲得空心光束的方法，多數(shù)需要對激光光束進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，實驗裝 置復(fù)雜，且對實驗裝置中各個環(huán)節(jié)的部件要求較高，操作起來都相對復(fù)雜。基于此，本發(fā)明 實施例提供的一種空心光束的產(chǎn)生方法。下面通過實施例進(jìn)行描述。
[0057]如圖2所示，本發(fā)明實施例提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，包括空間光調(diào)制器 24、分束器20、反射鏡21和變換系統(tǒng)22;
[0058]空間光調(diào)制器24、反射鏡21和變換系統(tǒng)22分別在分束器20不同的側(cè)部；
[0059] 空間光調(diào)制器24與分束器20之間的距離等于反射鏡21與分束器20之間的距離； [0060]空間光調(diào)制器24用于接收分束器20所射出的第一光束和向分束器20反射出第二 光束，第一光束與第二光束具有π的相位差；
[0061 ]變換系統(tǒng)22用于接收分束器20所射出的第三光束和輸出空心光束，第三光束為第 二光束與反射鏡21反射的第四光束重合的光束;第二光束與第四光束具有π的相位差。 [0062]具體的，本發(fā)明實施例中，分束器20包含四個側(cè)部，如圖3所示，分別為第一側(cè)部 201、第二側(cè)部202、第三側(cè)部203和第四側(cè)部204。架設(shè)好分束器20后，將激光器10、空間光調(diào) 制器24、反射鏡21和變換系統(tǒng)22分別設(shè)置在分束器20的第一側(cè)部201、第二側(cè)部202、第三側(cè) 部203和第四側(cè)部204且遠(yuǎn)離分束器20的位置上，以使激光光源發(fā)射出的激光光束入射到第 一側(cè)部201中，經(jīng)過分束器20分束后得到第一光束和第四光束分別從第二側(cè)部202和第三側(cè) 部203射出。第一光束入射到空間光調(diào)制器24上，第四光束入射到反射鏡21上?？臻g光調(diào)制 器24接收到第一光束后對第一光束進(jìn)行相位調(diào)制，調(diào)制后向分束器20反射第二光束，第一 光束與第二光束具有π的相位差。第四光束經(jīng)過反射鏡21反射后返回到分束器20的第三側(cè) 部203,返回的光束仍為第四光束，且相位差沒有變化。第二光束與第四光束重合組成第三 光束，第三光束從分束器20的第四側(cè)部204射出。第三光束入射到變換系統(tǒng)22中，經(jīng)過變換 系統(tǒng)22的調(diào)制，得到空心光束。這里需要注意的是，前述激光器10、空間光調(diào)制器24、反射鏡 21和變換系統(tǒng)22設(shè)置在分束器20的四個側(cè)部只是其中一個優(yōu)選實施例，不僅僅限于前述位 置關(guān)系，還可以得到其他位置關(guān)系，如對調(diào)反射鏡21與空間光調(diào)制器24的位置，只要保證分 束器20、激光光源、空間光調(diào)制器24、反射鏡21和變換系統(tǒng)22的位置設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)各自的功 能即可。
[0063]需要強(qiáng)調(diào)的是，組成第三光束的第二光束和第四光束具有相同的光束參數(shù)，如束 腰寬度、發(fā)散角度等。經(jīng)過空間光調(diào)制器24相位調(diào)制后，第二光束與第四光束具有π的相位 差。為使得第二光束與第四光束也具有嚴(yán)格的η的相位差，必須消除光程差對第二光束和第 四光束相位的影響。此時，需要仔細(xì)調(diào)節(jié)空間光調(diào)制器24到分束器20的距離和反射鏡21到 分束器20的距離，使得二者距離完全相等。
[0064]作為本發(fā)明實施例的一個優(yōu)選實施例，上述變換系統(tǒng)22為Gyrator變換系統(tǒng)。 Gyrator變換屬于傅里葉變換的一種衍生形式，與分?jǐn)?shù)傅里葉變換關(guān)系緊密，是傅里葉變換 的一種衍生式，從數(shù)學(xué)角度來說屬于線性正則變換積分，作為傅里葉變換的一種新形式， Gyrator變換理論受到人們的廣泛關(guān)注。Gyrator變換的出現(xiàn)為光學(xué)研究提供了一種新的研 究相空間分布的手段。Gyrator變換具有特殊的性質(zhì)和研究價值，在光束傳輸、全息技術(shù)、光 束整形、圖像加密、模式轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。
[0065]本發(fā)明實施例的Gyrator變換系統(tǒng)包括第一廣義透鏡、第二廣義透鏡和第三廣義 透鏡，且第一廣義透鏡、第二廣義透鏡和第三廣義透鏡均由兩個平凸柱面透鏡組成；
[0066] 組成第一廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡可偏 離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度；
[0067] 組成第二廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡可偏 離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度；
[0068] 組成第三廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡可偏 離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度。
[0069]第一廣義透鏡、第二廣義透鏡和第三廣義透鏡的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。本發(fā)明實施 例通過Gyrator變換系統(tǒng)22的變換角與第一廣義透鏡、第二廣義透鏡和第三廣義透鏡的旋 轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，將變換角轉(zhuǎn)化為操作中每個平凸柱面鏡221的旋轉(zhuǎn)角多來對光束進(jìn)行調(diào) 制。二維函數(shù)的Gytator變換公式為：
[0071] 其中，U(x，y)表示在xy平面的光場分布，xy平面為圖4所示坐標(biāo)系，光場沿垂直于 xy平面的方向傳播，xi，yi表示光在xy平面?zhèn)鬏數(shù)奈恢米鴺?biāo)。Gy tator變換系統(tǒng)中α叫做變換 角度。Gytator變換變換角α與廣義透鏡轉(zhuǎn)換參數(shù)Pi、Ρ 2:之間的關(guān)系為：
[0072] sin 2φ^ - cot( all)
[0073] sin 2φ., - (sin a) / 2
[0074] 第一廣義透鏡、第二廣義透鏡和第三廣義透鏡的變換參數(shù)為旋轉(zhuǎn)角度，第一個廣 義透鏡和第三個廣義透鏡的旋轉(zhuǎn)角度用h表示，第二廣義透鏡的旋轉(zhuǎn)角度用? 5 2表示。 爐1 、妒2為圖中每個平凸柱面鏡221對于y軸的旋轉(zhuǎn)角度，如圖4所示。
[0075]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，組成第一廣義透鏡和第三廣義透鏡的每個平凸柱 面透鏡的焦距相等;組成第二廣義透鏡的焦距為組成第一廣義透鏡的每個平凸透鏡的焦距 的一半；
[0076]第二廣義透鏡的中心位置到第一廣義透鏡的中心位置的距離和第二廣義透鏡的 中心位置到第三廣義透鏡的中心位置的距離相等，均為第一廣義透鏡的焦距。
[0077]具體的，組成第一個和第三個廣義透鏡系統(tǒng)的平凸柱面鏡221的焦距為400mm，組 成第二個廣義透鏡的平凸柱面鏡221的焦距為200mm，故第二廣義透鏡的中心位置到第一廣 義透鏡的中心位置的距離和第二廣義透鏡的中心位置到第三廣義透鏡的中心位置的距離 相等，均等于400mm。
[0078]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，激光光源為波長為632. lnm的氦氖激光。
[0079]本發(fā)明所提供的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，空心光束的參數(shù)與空間光調(diào)制器24調(diào) 制后的第二光束和反射鏡21反射的第四光束的參數(shù)相關(guān)。即反射鏡21反射光束的尺寸決定 空心光束的光斑大小，空心光束暗斑尺寸則由空間光調(diào)制器24反射的光束尺寸決定。因為 空間光調(diào)制器24反射的光束相對于平面鏡反射的光束有π的相位差，這兩束光在經(jīng)過 Gyrator變換系統(tǒng)第一個廣義透鏡前疊加形成有π的相位差的光束，Gyrator變換能夠?qū)崿F(xiàn) 在相空間中空間頻率域和空間域中的任意旋轉(zhuǎn)，光束經(jīng)過Gyrator變換系統(tǒng)調(diào)制，在光束的 中心兩束光干涉相消，形成中央的暗斑，在光束中心附近干涉相長，將中心能量轉(zhuǎn)移到中心 兩側(cè)，從而形成空心光束。因此，調(diào)節(jié)空間光調(diào)制器24調(diào)制后的第二光束和反射鏡21反射的 第四光束的參數(shù)可以調(diào)節(jié)空心光束的形狀，得到圓形或橢圓形的空心光束。
[0080] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，調(diào)節(jié)第一廣義透鏡的兩個平凸透鏡偏離對稱軸的 旋轉(zhuǎn)角度，使得變換系統(tǒng)的變換角度為0.57831，同時，使得第二光束的光斑尺寸小于第四光 束的光斑尺寸。此時，Gyrator變換系統(tǒng)輸出的光束為圓形的空心光束，如圖5所示。對該空 心光束的光斑大小進(jìn)行測量，空心暗斑尺寸：豎直方向直徑〇 . 0966mm，水平方向直徑 0.1911mm;空心光斑的尺寸:豎直方向直徑0.5187_，水平方向直徑0.7245mm。在變換系統(tǒng) 的變換角度為0.578JT的情況下，對反射鏡21反射的第四光束和空間光調(diào)制器24調(diào)制后的第 二光束進(jìn)行采集測量，如圖6所示，得到第四光束的光斑尺寸:豎直方向直徑0.5302mm，水平 方向直徑0.7303mm，第二光束的光斑尺寸:豎直方向直徑0.105mm，水平方向直徑0.2289mm。 由此可知，第四光束尺寸決定空心光束的光斑尺寸，第二光束則影響空心光束的暗斑尺寸。
[0081] 如圖7所示，調(diào)節(jié)第一廣義透鏡的兩個平凸透鏡偏離對稱軸的旋轉(zhuǎn)角度，隨著該旋 轉(zhuǎn)角度的變化，變換系統(tǒng)的變換角度隨之變化，空心光束的結(jié)構(gòu)被破壞，最后空心光束變?yōu)?普通高斯光束。圖7中所述角度均為第一廣義透鏡的兩個平凸透鏡偏離對稱軸的旋轉(zhuǎn)角度。 同理，調(diào)節(jié)第二個廣義透鏡的旋轉(zhuǎn)角度，空心光束的變化規(guī)律與第一廣義透鏡的旋轉(zhuǎn)角度 相同，第一廣義透鏡與第三個廣義透鏡完全相同，廣義透鏡的角度變化會破壞空心光束的 形狀，且變化規(guī)律相同。
[0082 ]需要強(qiáng)調(diào)的是，將變換系統(tǒng)的變換角度調(diào)節(jié)為0.578JT只是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施 例，還可以根據(jù)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度改變變換角度得到不同尺寸的空心光束。Gyrator變換變換角 度互補(bǔ)，得到的空心光束的形狀基本相同。調(diào)節(jié)Gyrator變換系統(tǒng)的變換角度為0.422JT時， 得到空心光束的形狀與調(diào)節(jié)Gyrator變換系統(tǒng)的變換角度為0.578JT時基本相同。
[0083]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，該裝置還包括CCD相機(jī)23,該CCD相機(jī)23用于采集 從變換系統(tǒng)22輸出的空心光束。
[0084]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，第二光束的光功率為O.Olmw，第四光束的光功率 為0.18mw。第二光束與第四光束重合后的第三光束經(jīng)過Gyrator變換系統(tǒng)得到的空心光束 光功率為〇.19mw，即空心光束的光功率為第二光束的光功率與第四光束的光功率之和。光 束的能量沒有損失，只是在Gyrator變換系統(tǒng)中，能量從光束中心轉(zhuǎn)移到兩側(cè)。
[0085]以上，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉 本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括空間光調(diào)制器、分束器、反射鏡和變換 系統(tǒng)； 所述空間光調(diào)制器、所述反射鏡和所述變換系統(tǒng)分別在所述分束器不同的側(cè)部； 所述空間光調(diào)制器與所述分束器之間的距離等于所述反射鏡與所述分束器之間的距 離； 所述空間光調(diào)制器用于接收所述分束器所射出的第一光束和向所述分束器反射出第 二光束，所述第一光束與第二光束具有的相位差； 所述變換系統(tǒng)用于接收所述分束器所射出的第三光束和輸出空心光束，所述第三光束 為所述第二光束與所述反射鏡反射的第四光束重合的光束;所述第二光束與第四光束具有 π的相位差。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述變換系統(tǒng)包括第 一廣義透鏡、第二廣義透鏡和第三廣義透鏡，且所述第一廣義透鏡、所述第二廣義透鏡和所 述第三廣義透鏡均由兩個平凸柱面透鏡組成； 組成所述第一廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡可偏 離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度； 組成所述第二廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡可偏 離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度； 組成所述第三廣義透鏡的兩個平凸柱面透鏡的兩個平面轉(zhuǎn)動貼合，平凸柱面透鏡可偏 離對稱軸的最大旋轉(zhuǎn)角度為90度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，組成所述第一廣義透 鏡和所述第三廣義透鏡的每個平凸柱面透鏡的焦距相等;組成所述第二廣義透鏡的焦距為 組成所述第一廣義透鏡的焦距的一半； 所述第二廣義透鏡的中心位置到所述第一廣義透鏡的中心位置的距離和所述第二廣 義透鏡的中心位置到所述第三廣義透鏡的中心位置的距離相等，均為所述第一廣義透鏡的 焦距。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括激光光源，所 述激光光源為波長為632. lnm的氦氖激光。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述變換系統(tǒng)的變換 角度為0.578JT。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述變換系統(tǒng)的變換 角度為0.422JT。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，第二光束的光斑尺寸 小于第四光束的光斑尺寸。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括CCD相機(jī)； 所述CCD相機(jī)，用于采集從變換系統(tǒng)輸出的空心光束。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第二光束的功率 小于所述第四光束的功率。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心光束的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述變換系統(tǒng)為 Gyrator變換系統(tǒng)。
【文檔編號】G02B27/09GK106094218SQ201610462816
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】夏輝, 肖志宇
【申請人】夏輝