CN104570410B - 一种基于声漩涡调控的光场转换装置 - Google Patents

一种基于声漩涡调控的光场转换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104570410B
CN104570410B CN201510030505.7A CN201510030505A CN104570410B CN 104570410 B CN104570410 B CN 104570410B CN 201510030505 A CN201510030505 A CN 201510030505A CN 104570410 B CN104570410 B CN 104570410B
Authority
CN
China
Prior art keywords
photonic crystal
light field
crystal fiber
sound whirlpool
whirlpool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510030505.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104570410A (zh
Inventor
高秀敏
南学芳
辛青
逯鑫淼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Quantitative Sensing Technology (shanghai) Co Ltd
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN201510030505.7A priority Critical patent/CN104570410B/zh
Publication of CN104570410A publication Critical patent/CN104570410A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104570410B publication Critical patent/CN104570410B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
    • G02F1/125—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于声漩涡调控的光场转换装置。现有技术系统结构复杂，调节灵活性差。本发明将声漩涡调控技术与光子晶体光纤特性相结合，利用压电薄膜和螺旋基底相结合产生可调控声漩涡，将声漩涡传输到弹性结构部件上，将光子晶体光纤绕在弹性结构部件外侧，当入射光场从光子晶体光纤一端耦合入射，经过光子晶体光纤时，由于声漩涡在弹性结构部件上传播产生的机械性能变化，引起光子晶体光纤中的光场多参数发生可控演化，形成特定的出射光场，实现光场转换。本发明具有系统简单、便于实现、可调控性强、模块化程度高、功能易于扩充、调节灵活性差、可以实现多光学参数调控等特点。

Description

一种基于声漩涡调控的光场转换装置
技术领域
本发明属于光学技术领域，涉及一种转换装置，特别是一种基于声漩涡调控的光场转换装置，主要应用于微纳加工、光电系统、光学系统、光电检测、信息通讯、环境监测、过程控制等领域中的光场转换。
背景技术
光场转换技术是指按照需求对光场参数进行改变技术，光场转换需求广泛存在于微纳加工、光电系统、光学系统、光电检测、信息通讯、环境监测、过程控制等领域中，例如，在光学维纳加工领域，常见的高斯光束经过汇聚后在焦点区域形成一个焦斑，可以通过对入射光束的波前相位进行调制实现焦点区域的多焦斑，这样就可以实现同时进行多点加工功能；在光通信领域，已经将光漩涡引入光束中，用以增加光信息可调控自由度，进而增加信息传输能力，可以通过计算全息或者直接相位调控调控的方法实现含有光漩涡的光束，达到光场分布调控的目的。在先技术中，存在一种光场转换装置，利用空间光调制器或者衍射光学器件实现为入射光束的振幅或相位的调控，参见《Nature Photonics》期刊上的2008年第2卷501-505页的论文《Creation of a needle of longitudinally polarized lightin vacuum using binary optics》，这类方法存在一定优点，但仍然存在不足，通过在自由空间中传播的光场光路上设置有调制器，调制器作用机理是器件直接和光场发生相互作用，光学系统构建过程中需要考虑到调制器件对光场特性以及光学系统构架的影响，具有系统复杂、集成度低、难于微型化、不便于实现、可调控性不强、模块化程度不高、功能不易扩充等因素。在先技术中还存在另一种光场转换调控装置，参见发明专利《一种矢量圆环形光束整形装置》，专利号为ZL200810122104.4，授权公告日：2010年09年29日，此发明虽然具有一定的优点，但是存在本质不足：利用圆锥面反射原理和偏振器件对入射光的偏振分布进行调控，系统结构复杂，调节灵活性差，功能不易扩充，实现困难，根本上无法实现相位调节。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种基于声漩涡调控的光场转换装置，具有系统简单、便于实现、可调控性强、模块化程度高、功能易于扩充、调节灵活性差、可以实现多光学参数调控等特点。
本发明的基本构思是：将声漩涡调控技术与光子晶体光纤特性相结合，利用压电薄膜和螺旋基底相结合产生可调控声漩涡，将声漩涡传输到弹性结构部件上，将光子晶体光纤绕在弹性结构部件外侧，当入射光场从光子晶体光纤一端耦合入射，经过光子晶体光纤时，由于声漩涡在弹性结构部件上传播产生的机械性能变化，引起光子晶体光纤中的光场多参数发生可控演化，形成特定的出射光场，实现光场转换。
本发明一种基于声漩涡调控的光场转换装置包括，螺旋基底、压电薄膜、压电控制器、弹性结构部件和光子晶体光纤；
所述的螺旋基底为圆锥型结构，其上表面为螺旋圆锥面，压电薄膜贴紧在螺旋基底的螺旋圆锥面上，压电控制器与压电薄膜相连接；所述的螺旋基底的底面与弹性结构部件相连接，光子晶体光纤绕在弹性结构部件外侧。
所述的光子晶体光纤为多芯光子晶体光纤和空心光子晶体光纤中的一种。
所述的压电薄膜为压电陶瓷薄层、复合压电薄层和微结构声振动薄层中的一种。
所述的弹性结构部件为弹性塑料结构部件、弹性金属结构部件、弹性橡胶结构体部件和弹性复合结构部件中的一种。
所述的弹性结构部件为圆柱形结构，圆柱的直径与螺旋基底的底面直径相同。
本发明一种基于声漩涡调控的光场转换装置的工作过程为：压电控制器控制驱动压电薄膜产生可控声漩涡；螺旋基底将声漩涡传递给弹性结构部件，在弹性结构部件中产生可控声漩涡机械参数控制；光子晶体光纤绕在弹性结构部件外侧，当入射光场从光子晶体光纤一端耦合入射，经过光子晶体光纤时，由于声漩涡在弹性结构部件上传播产生的机械性能变化，引起光子晶体光纤中的光场多参数发生可控演化，形成出射光场，从而实现光场转换。
本发明中光子晶体光纤特性、声振动控制器控制技术、机械机构加工技术均为成熟技术。本发明的发明点在于将声漩涡调控技术与光子晶体光纤特性相结合，给出一个系统简单、便于实现、可调控性强、模块化程度高、功能易于扩充、调节灵活性差、可以实现多光学参数调控等特点的基于声漩涡调控的光场转换装置。
与现有技术相比，本发明的优点：
1）在先技术中的光场调控装置系统复杂、集成度低、难于微型化，不便于实现、可调控性不强、模块化程度不高、功能不易扩充、调节灵活性差。本发明将声漩涡调控技术与光子晶体光纤特性相结合，利用压电薄膜和螺旋基底相结合产生可调控声漩涡，将声漩涡传输到弹性结构部件上，将光子晶体光纤绕在弹性结构部件外侧，充分利用了光子晶体光纤中光场传播特性和声光调控技术，光子晶体光纤和声光调控的灵活可控性，以及易于微型化的特色，使得本发明具有系统简单、便于实现、可调控性强、模块化程度高、功能易于扩充、调节灵活性强；
2）本发明中的原理中基于声漩涡调控技术与光子晶体光纤特性相结合，声光调控为整体综合参数调控，不限定某一种光场参数的调控，从原理上是对光场总体的特性进行调控，不受限于具体某几种参数，是一种光场整体调控原理和技术，因此可以实现多光学参数调控。
附图说明
图1为本发明的一种实施例结构示意图。
图2为本发明的一种实施例中螺旋基底的顶视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明一种基于声漩涡调控的光场转换装置包括，螺旋基底3、压电薄膜4、压电控制器5、弹性结构部件6和光子晶体光纤2；
所述的螺旋基底3为圆锥型结构，其上表面为螺旋圆锥面，压电薄膜4贴紧在螺旋基底的螺旋圆锥面上，压电控制器5与压电薄膜4相连接；所述的螺旋基底3的底面与弹性结构部件6相连接，光子晶体光纤2绕在弹性结构部件6外侧。
本实施例中入射光场1为气体激光器出射光场，波长为632.8纳米，光子晶体光纤2为多芯的空心光子晶体光纤，长度为0.5米；螺旋基底3为螺旋圆锥体，螺旋圆锥面为顶面，其顶视图如图2所示；压电薄膜4采用复合压电薄层；压电控制器5采用通用压电可调控驱动器；弹性结构部件6采用圆柱体弹性橡胶结构体。
本实施例工作过程为：入射光场1从光子晶体光纤2一端入射，从另一端出射，螺旋基底3的上表面为螺旋螺旋圆锥面，压电薄膜4设置在螺旋基底3的螺旋螺旋圆锥面上，压电薄膜4与螺旋基底3的螺旋螺旋圆锥面相互接触连接；压电控制器5与压电薄膜4相连接，用于控制驱动压电薄膜4产生可控声漩涡；螺旋基底3的地面与弹性结构部件6相连接，可将声漩涡传递给弹性结构部件6，在弹性结构部件6中产生可控声漩涡机械参数控制；光子晶体光纤7绕在弹性结构部件2外侧，当入射光场1从光子晶体光纤2一端耦合入射，经过光子晶体光纤2时，由于声漩涡在弹性结构部件6上传播产生的机械性能变化，引起光子晶体光纤2中的光场多参数发生可控演化，形成特定的出射光场7，从而实现了光场转换。本发明具有系统简单、便于实现、可调控性强、模块化程度高、功能易于扩充、调节灵活性差、可以实现多光学参数调控等特点。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于声漩涡调控的光场转换装置，包括螺旋基底、压电薄膜、压电控制器、弹性结构部件和光子晶体光纤；
其特征在于：所述的螺旋基底为圆锥型结构，其上表面为螺旋圆锥面，压电薄膜贴紧在螺旋基底的螺旋圆锥面上，压电控制器与压电薄膜相连接；所述的螺旋基底的底面与弹性结构部件相连接，光子晶体光纤绕在弹性结构部件外侧；将声漩涡调控技术与光子晶体光纤特性相结合，利用压电薄膜和螺旋基底相结合产生可调控声漩涡，将声漩涡传输到弹性结构部件上，将光子晶体光纤绕在弹性结构部件外侧，当入射光场从光子晶体光纤一端耦合入射，经过光子晶体光纤时，由于声漩涡在弹性结构部件上传播产生的机械性能变化，引起光子晶体光纤中的光场多参数发生可控演化，形成特定的出射光场，实现光场转换。
2.如权利要求1所述的一种基于声漩涡调控的光场转换装置，其特征在于：所述的光子晶体光纤为多芯光子晶体光纤和空心光子晶体光纤中的一种。
3.如权利要求1所述的一种基于声漩涡调控的光场转换装置，其特征在于：所述的压电薄膜为压电陶瓷薄层、复合压电薄层和微结构声振动薄层中的一种。
4.如权利要求1所述的一种基于声漩涡调控的光场转换装置，其特征在于：所述的弹性结构部件为弹性塑料结构部件、弹性金属结构部件、弹性橡胶结构体部件和弹性复合结构部件中的一种。
5.如权利要求1所述的一种基于声漩涡调控的光场转换装置，其特征在于：所述的弹性结构部件为圆柱形结构，圆柱的直径与螺旋基底的底面直径相同。
CN201510030505.7A 2015-01-21 2015-01-21 一种基于声漩涡调控的光场转换装置 Active CN104570410B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510030505.7A CN104570410B (zh) 2015-01-21 2015-01-21 一种基于声漩涡调控的光场转换装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510030505.7A CN104570410B (zh) 2015-01-21 2015-01-21 一种基于声漩涡调控的光场转换装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104570410A CN104570410A (zh) 2015-04-29
CN104570410B true CN104570410B (zh) 2017-09-05

Family

ID=53086878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510030505.7A Active CN104570410B (zh) 2015-01-21 2015-01-21 一种基于声漩涡调控的光场转换装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104570410B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110119039A (zh) * 2018-02-07 2019-08-13 桂林电子科技大学 螺旋微阵列模式调制型光纤涡旋场发生器
CN110119044A (zh) * 2018-02-07 2019-08-13 桂林电子科技大学 微阵列压电陶瓷光纤声光调制器及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201909916U (zh) * 2010-12-29 2011-07-27 杭州恒川科技有限公司 一种基于光纤环镜的可调谐光子晶体光纤声光滤波器
CN102520522A (zh) * 2011-12-30 2012-06-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 多级二维光子晶体缩束器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101403823B (zh) * 2008-10-28 2010-09-29 杭州电子科技大学 一种矢量圆环形光束整形装置
CN101893737B (zh) * 2010-06-11 2012-02-01 哈尔滨工程大学 三芯光纤光学微手及其控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201909916U (zh) * 2010-12-29 2011-07-27 杭州恒川科技有限公司 一种基于光纤环镜的可调谐光子晶体光纤声光滤波器
CN102520522A (zh) * 2011-12-30 2012-06-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 多级二维光子晶体缩束器

Also Published As

Publication number Publication date
CN104570410A (zh) 2015-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109830325B (zh) 可编程多芯光纤微光手
KR100265865B1 (ko) 광섬유가변형파장필터
CN108700790A (zh) 光偏转器及激光雷达装置
US5708736A (en) Optical waveguide mode coupling using mechanical wave interference
JP2014530375A5 (zh)
CN106646929A (zh) 一种用于集成光学相控阵的电光单元及光学相控阵
CN104570410B (zh) 一种基于声漩涡调控的光场转换装置
JP2010517076A (ja) フォトニックバンドギャップ結晶の透過を制御する装置及び方法
Alagoz et al. Sonic crystal acoustic switch device
CN103728809B (zh) 液晶透镜成像装置和液晶透镜成像方法
CN106094266A (zh) 多波长光纤声光移频器
Zhang et al. Prototype system for underwater wireless optical communications employing orbital angular momentum multiplexing
Zhang et al. Multi-Dimensional Manipulation of Yeast Cells Using a LP $ _ {11} $ Mode Beam
CN104330952A (zh) 一种2d/3d可切换显示装置
CN206515569U (zh) 激光脉冲整形装置及激光脉冲整形系统
CN107797314A (zh) 一种基于声光作用的全光纤光学移频器及其移频方法
US11119383B2 (en) Telescope arrays and superimposed volume gratings for light field generation
US10908477B2 (en) Ultrasonic/acoustic control of light waves for left-right optical reflection asymmetry
Ye et al. Light field information transmission through scattering media with high fidelity
CN207424282U (zh) 一种后向反射装置
CN108020937A (zh) 光学移相器、光学相控装置、调节方法、LiDAR系统
US11567177B2 (en) Optical phased array lidar
CN109951180B (zh) 一种基于非厄米系统的数字声学开关
Wang et al. Unidirectional acoustic transmission in asymmetric bull’s eye structure
CN103149708A (zh) 任意场偏振状态控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190305

Address after: Room 2205, 7th floor, 111 Fengpu Avenue, Fengxian District, Shanghai 201400

Patentee after: Quantitative Sensing Technology (Shanghai) Co., Ltd.

Address before: 310018 2 street, Xiasha Higher Education Park, Hangzhou, Zhejiang

Patentee before: Hangzhou Electronic Science and Technology Univ

TR01 Transfer of patent right