CN103592768A - 余弦-高斯关联光束的产生系统、产生方法及其测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余弦-高斯关联光束的产生系统、产生方法及其测量装置，余弦-高斯关联光束为余弦-高斯关联的部分相干高斯光束，所述产生系统依次包括激光器、偏振片、扩束镜、液晶空间光调制器、圆形光阑、聚焦凸透镜、旋转毛玻璃片、准直凸透镜、和高斯滤波片，所述旋转毛玻璃片表面包括若干颗粒，颗粒大小遵从高斯统计分布。本发明结构紧凑，可操控性能好，适用范围广，所产生的余弦-高斯关联的部分相干光束源在信息传输、工业加工等领域具有广泛的应用前景。

Description

余弦-高斯关联光束的产生系统、产生方法及其测量装置

技术领域

本发明涉及应用光学技术领域，特别是涉及一种余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的产生系统、产生方法及其测量装置。

背景技术

自1960年第一台红宝石激光器制成以来，经过了半个多世纪的发展，激光技术已广泛的应用于国防科技、生物医学、工业制造等国民生产生活的各个领域，极大的促进了社会的发展和进步。一直以来激光所具有的高相干性为人们所推崇，但是经过长期的实践应用研究表明，低相干性的光束在某些应用领域（大气光通信、光学遥感等）比完全相干光束更具优势。人们把相干长度介于零到无穷大之间的这一类光束就称为部分相干光束。部分相干光束的基本理论模型一般为高斯-谢尔模型，常用的光束源包括高斯谢尔模光源、贝塞尔关联光源、多高斯谢尔模光源、贝塞尔-高斯谢尔模光源、拉盖尔-高斯谢尔模光源以及一些不能够用解析表达式来表述的光源形式。

最近，具有不同复相干度（或空间和时间域的谱相干度）的部分相干光束由于其关联特性及远场光斑的特殊分布引起了广泛的关注。实际上，部分相干光束的关联函数受到正定条件的严格限制。在2007年，Gori等人讨论了标量部分相干光束关联函数应满足的基本条件；2009年，Gori等人讨论了电磁随机光束关联函数交叉谱密度矩阵应满足的基本条件。基于这些论述，最近人们提出了很多关于具有不同复相干度（或谱密度）的部分相干光束：Lajunen等人介绍了一类具有非均匀关联分布的部分相干光束或部分相干脉冲，并表明这样的光束显示出一些特别的传输特性，比如说自聚焦和强度最大值的横向漂移；Sahin等人介绍了一类部分相干光束，其谱相干度由多高斯分布调制，同时发现其源场分布具有高斯形状；Mei等人介绍了两类具有不同谱相干度并能在远场产生环状光斑的部分相干光束；Wang等人研究了椭圆高斯谢尔模和拉盖尔高斯谢尔模关联的部分相干高斯光束。以上提到的这些研究结果绝大部分都是从理论上进行分析讨论，实验研究甚少。

综上所述，具有不同复相干度的部分相干光束的关联特性具有各种不同的形状分布，同时其源场光强分布为高斯型，而远场光强分布由于关联特性的不同具有诸如椭圆、空心等特殊形状，这些特殊的关联和光强分布在微粒俘获、生物医学、信息传输、工业加工等领域具有广泛的应用。因此，对部分相干光束的研究，特别是具有不同复相干度的部分相干光束的实验研究具有重要的科学意义和实际价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种余弦-高斯关联的产生系统、产生方法及其测量装置，所产生的余弦-高斯关联的部分相干光束源在信息传输、工业加工等领域具有广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种余弦-高斯关联光束的产生系统，所述余弦-高斯关联光束为余弦-高斯关联的部分相干高斯光束，所述产生系统依次包括激光器、偏振片、扩束镜、液晶空间光调制器、圆形光阑、聚焦凸透镜、旋转毛玻璃片、准直凸透镜、和高斯滤波片，所述旋转毛玻璃片表面包括若干颗粒，颗粒大小遵从高斯统计分布；所述激光器发出准直高斯光束，经由线偏振片后产生线偏振的高斯光束；线偏振的高斯光束经过扩束镜扩束后，垂直入射在液晶空间光调制器上，经过位相调制后以透射方式输出，并经过圆形光阑筛选出合适的出射光斑；筛选过的出射光斑被聚焦凸透镜汇聚于旋转毛玻璃片上；通过旋转毛玻璃片后产生的部分相干光经过准直透镜准直，经过准直后输出的光束通过高斯滤波片的整型滤波，产生余弦-高斯关联的部分相干高斯光束。

作为本发明的进一步改进，所述余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的关联函数为：

$J_0(r_1,r_2)=C_0\exp [-\frac{r_1^2+r_2^2}{4{\mathrm{\σ}}_0^2}]\exp [-\frac{{(r_1-r_2)}^2}{2{\mathrm{\δ}}^2}]$

$\×\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(x_1-x_2)}{\mathrm{\δ}}]\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(y_1-y_2)}{\mathrm{\δ}}],$

其中，r₁＝(x₁,y₁)及r₂＝(x₂,y₂)为所产生光束光源面上的任意两点，C₀为常数，cos(.)代表余弦函数，δ＝λf/πω₀代表光源处的空间相干长度。

作为本发明的进一步改进，所述激光器为功率连续可调式半导体泵浦固体激光器，激光器功率范围0-1.8W。

作为本发明的进一步改进，所述液晶空间光调制器上连接有用于生成计算全息位相信息图的第一计算机，所述液晶空间光调制器加载计算全息位相信息图对光束进行位相调制。

相应地，一种余弦-高斯关联光束的产生方法，所述产生方法包括以下步骤：

S1、激光器发出准直高斯光束，经由线偏振片后产生线偏振的高斯光束；

S2、线偏振的高斯光束经过扩束镜扩束后，垂直入射在液晶空间光调制器上，经过位相调制后以透射方式输出，并经过圆形光阑筛选出合适的出射光斑；

S3、筛选过的出射光斑被聚焦凸透镜汇聚于旋转毛玻璃片上；

S4、通过旋转毛玻璃片后产生的部分相干光经过准直透镜准直，经过准直后输出的光束通过高斯滤波片的整型滤波，产生余弦-高斯关联的部分相干高斯光束。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3还包括：

通过改变会聚焦凸透镜与旋转毛玻璃片之间的距离，调节所产生光束的相干长度的大小。

作为本发明的进一步改进，所述余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的关联函数为：

$J_0(r_1,r_2)=C_0\exp [-\frac{r_1^2+r_2^2}{4{\mathrm{\σ}}_0^2}]\exp [-\frac{{(r_1-r_2)}^2}{2{\mathrm{\δ}}^2}]$

$\×\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(x_1-x_2)}{\mathrm{\δ}}]\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(y_1-y_2)}{\mathrm{\δ}}],$

其中，r₁＝(x₁,y₁)及r₂＝(x₂,y₂)为所产生光束光源面上的任意两点，C₀为常数，cos(.)代表余弦函数，δ＝λf/πω₀代表光源处的空间相干长度。

作为本发明的进一步改进，所述余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的光路传输函数为：

$H(r,s)=-\frac{i}{\mathrm{\λf}}T\left(r\right)\exp \left[\frac{\mathrm{i\π}}{\mathrm{\λf}}({\mathrm{\ξ}}^2-2\mathrm{x\ξ})\right]\exp \left[\frac{\mathrm{i\π}}{\mathrm{\λf}}({\mathrm{\η}}^2-2\mathrm{y\η})\right],$

其中，r＝(x,y)和s＝(ξ,η)分别代表入射光束和出射光束面上的坐标矢量；λ为激光器输出光束波长，f为准直凸透镜的焦距，

为高斯滤波片的透射函数，σ₀代表高斯滤波片的透射宽度。

相应地，本发明还公开了一种余弦-高斯关联光束的测量装置，所述测量装置位于余弦-高斯关联光束的产生系统的光路上，所述测量系统包括：

第一分光镜，所述第一分光镜将产生系统产生的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束进行分束，形成第一透射光路和第一反射光路；

位于第一透射光路上的第一凸透镜和光束分析仪，所述光束分析仪测量光束的远场光强，所述光束分析仪上连接有第二计算机，第二计算机对光束的远场光强分布进行分析；

位于第一反射光路上的第二凸透镜和第二分光镜，所述第二分光镜将经过第二凸透镜的反射光束再次进行分束，形成第二透射光路和第二反射光路，第二透射光路和第二反射光路上分别设有CCD相机，CCD相机接收光强分布信息，所述CCD相机上连接有第三计算机，第三计算机对光强分布信息进行关联处理，得到光束源的关联分布信息。

作为本发明的进一步改进，所述第一凸透镜与高斯滤波片及光束分析仪之间的距离都为第一凸透镜的焦距，即f₁；所述第二凸透镜与高斯滤波片和CCD相机之间的距离都为第二凸透镜焦距的两倍，即2f₂。

本发明余弦-高斯关联的产生系统、产生方法及其测量装置具有以下有益效果：

1、产生系统和测量装置结构紧凑，可操控性能好，适用范围广，产生方法和测量方法简单易操作；

2、产生系统采用液晶空间光调制器加载计算全息位相信息图，加载信息简便、高效、可靠，具有可编程调控性，可通过与之相连的计算机实施远程调控；

3、激光器、扩束镜及圆形光阑为连续可调式元器件，具有良好的环境适用性；

4、测量装置采用CCD测量光强分布，并利用与之相连的计算机处理测量数据得到关联分布情况，操作简单、易于调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施方式中一种余弦-高斯关联的部分相干高斯光束产生系统的结构示意图；

图2为本发明一实施方式中a=2时空间光调制器所加载的全息位相信息图；

图3为本发明一实施方式中a=2时产生的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束在光源平面上的光强等高分布图；

图4为本发明一实施方式中a=2时产生的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束在光源平面上的关联函数模平方等高分布图；

图5为本发明一实施方式中a=4时空间光调制器所加载的全息位相信息图；

图6为本发明一实施方式中a=4时产生的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束在光源平面上的光强等高分布图；

图7为本发明一实施方式中a=4时产生的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束在光源平面上的关联函数模平方等高分布图；

图8为本发明一实施方式中一种余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的产生系统和测量装置的结构示意图；

图9为本发明一实施方式中a=2时余弦-高斯关联的部分相干高斯光束沿轴上传输z=0.25m时的光强等高分布图；

图10为本发明一实施方式中a=2时余弦-高斯关联的部分相干高斯光束沿轴上传输z=0.5m时的光强等高分布图；

图11为本发明一实施方式中a=2时余弦-高斯关联的部分相干高斯光束沿轴上传输z=1m时的光强等高分布图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参图1所示，在本发明的一优选实施方式中，一种余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的产生系统，依次包括激光器1、偏振片2、扩束镜3、液晶空间光调制器4、圆形光阑5、聚焦凸透镜6、旋转毛玻璃片7、准直凸透镜8、和高斯滤波片9，其中，旋转毛玻璃片7表面包括若干颗粒，颗粒大小遵从高斯统计分布。

优选地，本实施方式中激光器1为功率连续可调的半导体泵浦固体激光器，扩束镜2的扩束倍数为连续可调。液晶空间光调制器4为透射式液晶空间光调制器，并将包含位相信息的计算全息图通过与之相连的第一计算机19直接加载。圆形光阑5为中心透射式孔径可调的圆形光阑。

本实施方式中余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的产生方法包括以下步骤：

S1、激光器1发出准直高斯光束，经由偏振片2后产生线偏振的高斯光束；

S2、线偏振的高斯光束经过扩束镜3扩束后，垂直入射在液晶空间光调制器4上，经过位相调制后以透射方式输出，并经过圆形光阑5筛选出合适的出射光斑；

S3、筛选过的出射光斑被聚焦凸透6镜汇聚于旋转毛玻璃片7上，通过改变会聚焦凸透镜6与旋转毛玻璃片7之间的距离，调节所产生光束的相干长度的大小；

S4、通过旋转毛玻璃片7后产生的部分相干光经过准直透镜8准直，经过准直后输出的光束通过高斯滤波片9的整型滤波，产生余弦-高斯关联的部分相干高斯光束。

具体地，由激光器1发出高斯分布型激光光束，激光器1为功率连续可调式半导体泵浦固体激光器，功率范围0-1.8W，波长为532nm；激光光束经过偏振片2得到线偏振的高斯光束；线偏振的高斯光束经过可调式扩束镜3扩束，用来增大线偏振高斯光束的束腰半径；扩束后的光束垂直入射到液晶空间光调制器4，液晶空间光调制器为透射式的液晶空间光调制器，可以通过与之相连的第一计算机19加载计算全息位相信息图对光束进行位相调制，参见图2或图5，调制后的透射输出光束通过圆形光阑5的筛选得到合适的出射光束，输出光束的光强表达式可以写成：

$I(\mathrm{\ξ},\mathrm{\η})=\cosh (2a\sqrt{2\mathrm{\π}}\mathrm{\ξ}/{\mathrm{\ω}}_0)\cosh (2a\sqrt{2\mathrm{\π}}\mathrm{\η}/{\mathrm{\ω}}_0)\exp (-\frac{2{\mathrm{\ξ}}^2+2{\mathrm{\η}}^2}{{\mathrm{\ω}}_0^2}),$

其中，s＝(ξ,η)是参考面上的坐标矢量；cosh(.)代表双曲余弦函数；exp(.)代表e指数函数；a是正整数，代表光束的阶数；ω₀为扩束后的光束束腰半径。

出射光束经由聚焦凸透镜6进行汇聚；汇聚后的光斑照射在旋转毛玻璃片7上，调整聚焦凸透镜6与旋转毛玻璃片7之间的距离可以调节产生光束的相干长度的大小，旋转毛玻璃片表面颗粒大小遵从高斯统计分布，产生余弦-高斯关联的部分相干光束；产生的余弦光束经由准直透镜8准直，准直透镜置于该透镜的焦面上进行准直；产生的准直余弦-高斯关联的部分相干光束通过高斯滤波片9整型滤波后，光路的传输函数可以写成：

$H(r,s)=-\frac{i}{\mathrm{\λf}}T\left(r\right)\exp \left[\frac{\mathrm{i\π}}{\mathrm{\λf}}({\mathrm{\ξ}}^2-2\mathrm{x\ξ})\right]\exp \left[\frac{\mathrm{i\π}}{\mathrm{\λf}}({\mathrm{\η}}^2-2\mathrm{y\η})\right],$

其中，r＝(x,y)和s＝(ξ,η)分别代表入射光束和出射光束面上的坐标矢量；λ为激光器输出光束波长，f为准直透镜的焦距。

为高斯滤波片的透射函数，σ₀代表高斯滤波片的透射宽度。

产生余弦-高斯关联的部分相干高斯光束，其关联函数可以写成：

$J_0(r_1,r_2)=C_0\exp [-\frac{r_1^2+r_2^2}{4{\mathrm{\σ}}_0^2}]\exp [-\frac{{(r_1-r_2)}^2}{2{\mathrm{\δ}}^2}]$

$\×\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(x_1-x_2)}{\mathrm{\δ}}]\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(y_1-y_2)}{\mathrm{\δ}}],$

其中，r₁＝(x₁,y₁)及r₂＝(x₂,y₂)为所产生光束光源面上的任意两点；C₀为常数；cos(.)代表余弦函数；δ＝λf/πω₀代表光源处的空间相干长度。

a值对于传输后的光强分布会有一定的影响，当a=0时，光束退化为经典的高斯关联的部分相干光源；随着a的增大，光束为余弦-高斯关联的部分相干光束，此时光束在远场光强分布为余弦分布，光束小斑之间的间距会随着a的增大而增大，但是光强的等高分布随着a的增加，密度分布增加。

本发明以产生余弦-高斯关联的部分相干高斯光束为例，参见附图3、图4、以及图6、图7所示，给出二阶(a=2)和四阶(a=4)情况下所产生的光源在光源平面上的光强分布图和光源关联分布图并与理论模拟值相比较，显现出良好的一致性。为信息传输、工业加工等领域提供了一种产生具有重要实用价值的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束。

参图8所示，本发明还公开了一种部分相干高斯光束的测量装置，该测量装置和产生系统对应设置，和上述实施方式相同，产生系统依次包括激光器1、偏振片2、扩束镜3、液晶空间光调制器4、圆形光阑5、聚焦凸透镜6、旋转毛玻璃片7、准直凸透镜8、高斯滤波片9、以及和液晶空间光调制器相连的第一计算机19。测量装置位于部分相干高斯光束的产生系统的光路上，具体包括：

第一分光镜10，第一分光镜10将产生系统产生的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束进行分束，形成第一透射光路和第一反射光路；

位于第一透射光路上的第一凸透镜11和光束分析仪12，光束分析仪12用于测量光束的远场光强；

位于第一反射光路上的第二凸透镜14和第二分光镜15，第二分光镜15将经过第二凸透镜14的反射光束再次进行分束，形成第二透射光路和第二反射光路，第二透射光路和第二反射光路上分别设有第一CCD相机16和第二CCD相机17，第一CCD相机16和第二CCD相机17分别接收光强分布信息。

进一步地，光束分析仪12上连接有第二计算机13，第二计算机13对光束的远场光强分布进行分析，第一CCD相机16和第二CCD相机17上连接有第三计算机18，第三计算机18对光强分布信息进行关联处理，得到光束源的关联分布信息。

其中，第一凸透镜11与高斯滤波片9及光束分析仪12之间的距离都为第一凸透镜11的焦距，即f₁；第二凸透镜14与高斯滤波片9和第一CCD相机16、第二CCD相机17之间的距离都为第二凸透镜14焦距的两倍，即2f₂。

产生系统产生的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束经第一分光镜10按照1:1分束；经第一分光镜10分束后的透射光经过第一凸透镜11，并被光束分析仪12接收，第一凸透镜11与高斯滤波片9及光束分析仪12之间的距离都为f₁，光束分析仪12用来测量并通过第二计算机13分析光束的远场光强分布；反射光束经过第二凸透镜14后再次被第二分光镜15分成两束，并分别被第一CCD相机16和第二CCD相机17所接收，第二凸透镜14与高斯滤波片9和第一CCD相机16、第二CCD相机17之间的距离都为2f₂，第一CCD相机16和第二CCD相机17用来接收光强分布信息，并通过与之相连的第三计算机18对所记录的信息进行关联处理，得到光束源的关联分布信息。

参图3、图9、图10和图11所示分别为a=2时余弦-高斯关联的部分相干高斯光束沿轴上传输z=0m(光源平面上)、0.25m、0.5m和1m时的光强等高分布图。

图3是本发明实施方式中a=2时余弦-高斯关联的部分相干高斯光束在光源平面（沿轴上传输z=0m）上的光强等高分布图，此时光强分布为高斯型分布；

图9是本发明实施方式中a=2时余弦-高斯关联的部分相干高斯光束沿轴上传输z=0.25m时的光强等高分布图，此时光强分布为平顶型分布；

图10是本发明实施方式中a=2时余弦-高斯关联的部分相干高斯光束沿轴上传输z=0.5m时的光强等高分布图，此时光强分布逐渐由平顶型分布演化为余弦-高斯分布型的光斑；

图11是本发明实施方式中a=2时余弦-高斯关联的部分相干高斯光束沿轴上传输z=1m时的光强等高分布图，此时光强分布为余弦分布型光斑。

由此可见，余弦-高斯关联的部分相干高斯光束随着传输距离的增加光束形状会逐步演化，随着光束的传输，光强的分布形状会从高斯分布演化为平顶分布，再由平顶分布逐步演化为双曲余弦分布，最后光强分布完全演变为余弦分布。也就是说在实际应用中可以结合具体的应用情况，调整余弦-高斯关联的部分相干光束的传输距离就可以得到特殊的光强分布，具有重要的实用价值。

综上所述，本发明余弦-高斯关联的产生系统、产生方法及其测量装置具有以下有益效果：

1、产生系统和测量装置结构紧凑，可操控性能好，适用范围广，产生方法和测量方法简单易操作；

2、产生系统采用液晶空间光调制器加载计算全息位相信息图，加载信息简便、高效、可靠，具有可编程调控性，可通过与之相连的计算机实施远程调控；

3、激光器、扩束镜及圆形光阑为连续可调式元器件，具有良好的环境适用性；

4、测量装置采用CCD测量光强分布，并利用与之相连的计算机处理测量数据得到关联分布情况，操作简单、易于调整。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种余弦-高斯关联光束的产生系统，其特征在于，所述余弦-高斯关联光束为余弦-高斯关联的部分相干高斯光束，所述产生系统依次包括激光器、偏振片、扩束镜、液晶空间光调制器、圆形光阑、聚焦凸透镜、旋转毛玻璃片、准直凸透镜、和高斯滤波片，所述旋转毛玻璃片表面包括若干颗粒，颗粒大小遵从高斯统计分布；所述激光器发出准直高斯光束，经由线偏振片后产生线偏振的高斯光束；线偏振的高斯光束经过扩束镜扩束后，垂直入射在液晶空间光调制器上，经过位相调制后以透射方式输出，并经过圆形光阑筛选出合适的出射光斑；筛选过的出射光斑被聚焦凸透镜汇聚于旋转毛玻璃片上；通过旋转毛玻璃片后产生的部分相干光经过准直透镜准直，经过准直后输出的光束通过高斯滤波片的整型滤波，产生余弦-高斯关联的部分相干高斯光束。

2.根据权利要求1所述的产生系统，其特征在于，所述余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的关联函数为：

$J_0(r_1,r_2)=C_0\exp [-\frac{r_1^2+r_2^2}{4{\mathrm{\σ}}_0^2}]\exp [-\frac{{(r_1-r_2)}^2}{2{\mathrm{\δ}}^2}]$

$\×\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(x_1-x_2)}{\mathrm{\δ}}]\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(y_1-y_2)}{\mathrm{\δ}}],$

其中，r₁＝(x₁,y₁)及r₂＝(x₂,y₂)为所产生光束光源面上的任意两点，C₀为常数，cos(.)代表余弦函数，δ＝λf/πω₀代表光源处的空间相干长度。

3.根据权利要求1所述的产生系统，其特征在于，所述激光器为功率连续可调式半导体泵浦固体激光器，激光器功率范围0-1.8W。

4.根据权利要求1所述的产生系统，其特征在于，所述液晶空间光调制器上连接有用于生成计算全息位相信息图的第一计算机，所述液晶空间光调制器加载计算全息位相信息图对光束进行位相调制。

5.一种余弦-高斯关联光束的产生方法，其特征在于，所述产生方法包括以下步骤：

S1、激光器发出准直高斯光束，经由线偏振片后产生线偏振的高斯光束；

S2、线偏振的高斯光束经过扩束镜扩束后，垂直入射在液晶空间光调制器上，经过位相调制后以透射方式输出，并经过圆形光阑筛选出合适的出射光斑；

S3、筛选过的出射光斑被聚焦凸透镜汇聚于旋转毛玻璃片上；

S4、通过旋转毛玻璃片后产生的部分相干光经过准直透镜准直，经过准直后输出的光束通过高斯滤波片的整型滤波，产生余弦-高斯关联的部分相干高斯光束。

6.根据权利要求5所述的产生方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

通过改变会聚焦凸透镜与旋转毛玻璃片之间的距离，调节所产生光束的相干长度的大小。

7.根据权利要求5所述的产生方法，其特征在于，所述余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的关联函数为：

$J_0(r_1,r_2)=C_0\exp [-\frac{r_1^2+r_2^2}{4{\mathrm{\σ}}_0^2}]\exp [-\frac{{(r_1-r_2)}^2}{2{\mathrm{\δ}}^2}]$

$\×\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(x_1-x_2)}{\mathrm{\δ}}]\cos [-\frac{\sqrt{2\mathrm{\π}}a(y_1-y_2)}{\mathrm{\δ}}],$

其中，r₁＝(x₁,y₁)及r₂＝(x₂,y₂)为所产生光束光源面上的任意两点，C₀为常数，cos(.)代表余弦函数，δ＝λf/πω₀代表光源处的空间相干长度。

8.根据权利要求5所述的产生方法，其特征在于，所述余弦-高斯关联的部分相干高斯光束的光路传输函数为：

$H(r,s)=-\frac{i}{\mathrm{\λf}}T\left(r\right)\exp \left[\frac{\mathrm{i\π}}{\mathrm{\λf}}({\mathrm{\ξ}}^2-2\mathrm{x\ξ})\right]\exp \left[\frac{\mathrm{i\π}}{\mathrm{\λf}}({\mathrm{\η}}^2-2\mathrm{y\η})\right],$

其中，r＝(x,y)和s＝(ξ,η)分别代表入射光束和出射光束面上的坐标矢量；λ为激光器输出光束波长，f为准直凸透镜的焦距，

为高斯滤波片的透射函数，σ₀代表高斯滤波片的透射宽度。

9.一种余弦-高斯关联光束的测量装置，所述测量装置位于权利要求1所述的余弦-高斯关联光束的产生系统的光路上，其特征在于，所述测量系统包括：

第一分光镜，所述第一分光镜将产生系统产生的余弦-高斯关联的部分相干高斯光束进行分束，形成第一透射光路和第一反射光路；

位于第一透射光路上的第一凸透镜和光束分析仪，所述光束分析仪测量光束的远场光强，所述光束分析仪上连接有第二计算机，第二计算机对光束的远场光强分布进行分析；

位于第一反射光路上的第二凸透镜和第二分光镜，所述第二分光镜将经过第二凸透镜的反射光束再次进行分束，形成第二透射光路和第二反射光路，第二透射光路和第二反射光路上分别设有CCD相机，CCD相机接收光强分布信息，所述CCD相机上连接有第三计算机，第三计算机对光强分布信息进行关联处理，得到光束源的关联分布信息。

10.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述第一凸透镜与高斯滤波片及光束分析仪之间的距离都为第一凸透镜的焦距，即f₁；所述第二凸透镜与高斯滤波片和CCD相机之间的距离都为第二凸透镜焦距的两倍，即2f₂。

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