CN110471187A - 产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法 - Google Patents
产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110471187A CN110471187A CN201910768448.0A CN201910768448A CN110471187A CN 110471187 A CN110471187 A CN 110471187A CN 201910768448 A CN201910768448 A CN 201910768448A CN 110471187 A CN110471187 A CN 110471187A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light beam
- array
- light
- ampuliform
- spot
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/095—Refractive optical elements
- G02B27/0955—Lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/0988—Diaphragms, spatial filters, masks for removing or filtering a part of the beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置及方法,包括:光源;扩束准直镜,用于将光转换为大口径平行光束;二元相位板,用于对光束的光场的波前进行调制;第一傅里叶透镜,在其后焦面处为经过二元相位板后光场的频谱;滤波器,允许中心光斑和位于中心光斑周围的六个(或三个)对称光斑通过的同时,对通过的六个(或三个)对称光斑进行相位调制;第二傅里叶透镜,将相位调制后的六个(或三个)对称光斑转换为六束(或三束)对称的具有相同轴向波矢的平行光束,六束(或三束)平行光束干涉,将产生空间衍射不变光斑阵列;将中心光斑转换为一束沿光轴方向传输的平行光束,此平行光束将和衍射不变光斑阵列干涉,在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场。
Description
技术领域
本发明公开了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法。
背景技术
瓶状光束是一种在空间中具有特殊光强分布的光束,其强度分布在空间中有着强度为零的区域,而在此区域外的三维空间光场的强度不等于零,类似于一个密封性的瓶子。瓶状光束可作为激光导管,可用于囚禁粒子、分子等。
目前,研究者们已经提出了一些产生瓶状光束的方法,比较典型的如基于双轴锥镜法的双贝塞尔光束干涉形成的一维瓶状光束阵列。而产生高维次阵列瓶状光束的方法还鲜有人涉及。
发明内容
本发明基于多光束干涉基本原理,提出了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法。
本发明采用的技术方案如下:
本发明提出的一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置,包括:
光源;
扩束准直镜,设置在光源发出光的方向,用于将来自光源的光转换为大口径平行光束;
二元相位板,设置在扩束准直镜的后端,用于对大口径平行光束的光场的波前进行调制;
第一傅里叶透镜,设置在二元相位板的后端,在其后焦面处为经过二元相位板后光场的频谱;
滤波器,其放置在光场的频谱面处,允许中心光斑和位于中心光斑周围的六个或三个对称光斑通过的同时,对通过的六个或三个对称光斑进行相位调制;
第二傅里叶透镜,设置在滤波器的后端,将相位调制后的六个或三个对称光斑转换为六束或三束对称的具有相同轴向波矢的平行光束,六束或三束平行光束干涉,将产生空间衍射不变光斑阵列;将中心光斑转换为一束沿光轴方向传输的平行光束,此平行光束将和衍射不变光斑阵列干涉,在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场。
作为进一步的,所述的光源采用激光光源。
作为进一步的,还包括CCD,所述的CCD放置于第二傅里叶透镜后端,用于记录具有瓶状光束结构的阵列光场的强度分布。
作为进一步的,所述的二元相位板,用来产生三角形和圆形光斑阵列,在其片基上刻蚀有多个等边三角形结构,所有的等边三角结构分为两种,其中一种等边三角形结构的灰度大于另外一种等边三角形结构的灰度;这两种等边三角形结构在水平方向及和水平方向夹角为±60°方向三个方向上交替分布,最后形成阵列。
本发明公开的产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置,应用于材料加工装置中,用于材料的加工。
本发明公开的产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置,应用于冷原子捕获装置中。
本发明还提供了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的方法,如下:
激光经扩束准直镜后获得大口径平行光束;大口径光束经过周期型二元相位板后光场的波前受到了调制,经过第一傅里叶透镜后,在第一傅里叶透镜的后焦面处获得光场的频谱,在频谱面处放置一滤波器,在允许紧靠中心光斑的六个或三个对称光斑通过的同时,并对六个或三个对称光斑进行相位调制,经过相位调制的对称光斑经过第二傅里叶透镜后,将转换为六束或三束对称的具有相同轴向波矢的平行光束,六束或三束平行光束干涉,将会沿光轴方向产生空间衍射不变光场,合理调整六个或三个对称光斑的相位值,衍射不变光场可以是具有周期排列的圆形或三角形光斑;
然后,调整滤波器,让空间频谱中心光斑(直流分量)通过滤波器,经第二傅里叶透镜后,将转换为一束沿光轴方向传输的平行光束,此光束将和衍射不变光斑阵列干涉,由于此平行光束和衍射不变光斑阵列具有不同的轴向波矢,随着传输距离z的变化,干涉光场的图样也将会发生变化,具体表现为在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场。
作为进一步的技术方案,为了获得效果较好的三维阵列瓶状光束,应当使直流分量所对应的平行光束和衍射不变光斑阵列具有相同的最大复振幅,这个可以通过改变二元相位板的相位调制量来实现。
本发明的有益效果如下:
本发明基于多光束干涉基本原理,采用具有六角密排结构的周期型二元相位板,通过改变二元相位板的相位调制量,获得零级分量,并对经过二元相位板的光场的频谱进行调制,利用比较简单的光路,实现了多光束干涉,产生了具有六角密排结构的三维阵列瓶状光束,理想情况下,这种方法的能量利用率可以高达80%以上,这种方法具有能量利用率高、光路简单易于实现等优势,这一方法有望使得具有六角密排结构的三维阵列瓶状光束在科研及生产生活中得到广泛的应用。
利用这种方法可以比较容易的获得具有六角密排分布的三维阵列瓶状光束,这种方法还没有人提出,具有能量利用率高、易于实现的优良特性,在材料的加工、粒子的分流等领域有一定的应用空间。
附图说明
图1本发明所公开的实施例的光路图;
图2(a)是用来产生圆形光斑阵列和三角形光斑阵列的二元相位板;
图2(b)对应经过图2(a)中所示二元相位板的光场的空间频谱分布;
图2(c)为可以允许图2(b)中所示频谱的中心亮斑和周围对称的六个亮斑通过的滤波器;
图2(d)为可以允许图2(b)中所示频谱的中心亮斑和周围对称的三个亮斑通过的滤波器;
图3(a)中所示的六个点源,具有相同的相位;
图3(b)中所示的六个点源,相邻点源的相位差为π;
图3(c)中所示的三个点源,具有相同的相位;
图4(a1)、图4(b1)为利用图3(a)所示六个点源所产生的具有六角密排阵列光斑的归一化光强分布和相位分布情况;
图4(a2)(b2)为利用图3(b)所示六个点源所产生的具有一定排列的光斑的归一化光强分布和相位分布情况;
图4(a3)(b3)为利用图3(c)所示三个点源所产生的具有六角密排阵列光斑的归一化光强分布和相位分布情况;
图5(a)为CCD在光轴某一位置所对应光场的光强分布情况;
图5(b)为CCD沿光轴后移Δ1所对应光场的光强分布情况;
图5(c)是CCD沿光轴后移2Δ1所对应光场的光强分布情况;
图5(d)是CCD沿光轴后移3Δ1所对应光场的光强分布情况;
图5(e)是CCD沿光轴后移4Δ1所对应光场的光强分布情况;
图5(f)是CCD沿光轴后移5Δ1所对应光场的光强分布情况;
图6(a)为CCD在光轴某一位置所对应光场的光强分布情况;
图6(b)为CCD沿光轴后移Δ2所对应光场的光强分布情况;
图6(c)是CCD沿光轴后移2Δ2所对应光场的光强分布情况;
图6(d)是CCD沿光轴后移3Δ2所对应光场的光强分布情况;
图6(e)是CCD沿光轴后移4Δ2所对应光场的光强分布情况;
图6(f)是CCD沿光轴后移5Δ2所对应光场的光强分布情况;
图6(g)是CCD沿光轴后移6Δ2所对应光场的光强分布情况;
图6(h)是CCD沿光轴后移7Δ2所对应光场的光强分布情况;
图7(a)为CCD在光轴某一位置所对应光场的光强分布情况;
图7(b)为CCD沿光轴后移Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(c)是CCD沿光轴后移2Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(d)是CCD沿光轴后移3Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(e)是CCD沿光轴后移4Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(f)是CCD沿光轴后移5Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(g)是CCD沿光轴后移6Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(h)是CCD沿光轴后移7Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(i)是CCD沿光轴后移8Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(j)是CCD沿光轴后移9Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(k)是CCD沿光轴后移10Δ3所对应光场的光强分布情况;
图7(l)是CCD沿光轴后移11Δ3所对应光场的光强分布情况。
图中:1为激光光源,2为扩束准直镜,3为二元周期相位板,4为第一傅里叶透镜,5为滤波器,6为第二傅里叶透镜,7为CCD。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合;
正如背景技术部分所描述的,研究者们已经提出了一些产生瓶状光束的方法,比较典型的如基于双轴锥镜法的双贝塞尔光束干涉形成的一维瓶状光束阵列。而产生高维次阵列瓶状光束的方法还鲜有人涉及。本发明提出了一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置。
名词解释:本发明中所述的大口径平行光束是指口径大于1厘米的光束。
如图1所示,本实施例公开的产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置,包括激光光源1、扩束准直镜2、二元周期相位板3、第一傅里叶透镜4、滤波器5、第二傅里叶透镜6和CCD 7。
激光光源1;产生激光;
扩束准直镜2,设置在光源发出光的方向,用于将来自光源的光转换为大口径平行光束;
二元周期相位板3,设置在扩束准直镜的后端,用于对大口径平行光束的光场的波前进行调制;
第一傅里叶透镜4,设置在二元相位板的后端,在其后焦面处为经过二元相位板后光场的频谱;
滤波器5,其放置在光场的频谱面处,允许中心光斑和位于中心光斑周围的六个(或三个)对称光斑通过的同时,对通过的六个(或三个)对称光斑进行相位调制;
第二傅里叶透镜6,设置在滤波器的后端,将相位调制后的六个(或三个)对称光斑转换为六束(或三束)对称的具有相同轴向波矢的平行光束,六束(或三束)平行光束干涉,将产生空间衍射不变光斑阵列;将中心光斑转换为一束沿光轴方向传输的平行光束,此平行光束将和衍射不变光斑阵列干涉,在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场;
CCD7,所述的CCD放置于第二傅里叶透镜后端,用于记录具有瓶状光束结构的阵列光场的强度分布。
作为进一步的,如图2(a)所示的二元相位板,用来产生三角形和圆形光斑阵列,在其片基上刻蚀有多个等边三角形结构,所有的等边三角结构分为两种,其中一种等边三角形结构的灰度大于另外一种等边三角形结构的灰度;这两种等边三角形结构在水平方向及和水平方向夹角为±60°方向三个方向上交替分布,最后形成阵列。
基于上述装置,产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的方法;
激光经扩束准直镜后获得大口径平行光束。大口径光束经过周期型二元相位板后光场的波前受到了调制,经过第一傅里叶透镜后,在第一傅里叶透镜的后焦面处获得光场的频谱,在频谱面处放置一滤波器,在允许紧靠中心光斑的六个(或三个)对称光斑通过的同时,并对六个(或三个)对称光斑进行相位调制,这六个(或三个)经过相位调制的对称光斑经过第二傅里叶透镜后,将转换为六束(或三束)对称的具有相同轴向波矢的平行光束,这六束(或三束)光干涉,将会沿光轴方向产生空间衍射不变光场,合理调整六个(或三个)对称光斑的相位,衍射不变光场可以是具有周期阵列的圆形或三角形光斑。
之后,调整滤波器,让空间频谱中心光斑(直流分量)通过滤波器,经第二傅里叶透镜后,将转换为一束沿光轴方向传输的平行光束,此光束将和衍射不变光斑阵列干涉,由于此平行光束和衍射不变光斑阵列具有不同的轴向波矢,随着传输距离z的变化,干涉光场的图样也将会发生变化,具体表现为在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场。为了获得效果较好的三维阵列瓶状光束,应当使直流分量所对应的平行光束和衍射不变光斑阵列具有相同的最大复振幅,这个可以通过改变二元相位板的相位调制量来实现。
图2(a)、图2(b)为所采用的二元相位板的相位调制特性及其空间频谱。图2(a)是用来产生圆形光斑阵列和三角形光斑阵列的二元相位板,当两种不同灰度的格子对光场的相位调制量相差为π(半个波长)时,经分析可知其所对应的空间频谱不存在中心亮斑,对应光场的直流分量。人为调整两种不同灰度格子对光场的相位调制量,就可以获得光场直流分量,并相应控制直流分量的大小。图2(a)中,两种不同灰度的格子对光场的相位调制量相差为0.4π。图2(b)对应经过图2(a)中所示二元相位板的光场的空间频谱分布。显然,由于两种不同灰度的格子对光场的相位调制量相差不等于π,空间频谱存在着非常明显的中心亮斑(直流分量),此外,紧邻中心亮斑外围存在着六个具有相同亮度的对称亮斑,再往外还有更加微弱的对称亮斑。
图2(c)、图2(d)为相应的滤波器。图2(c)中的滤波器可以允许图2(b)中所示频谱的中心亮斑和周围对称的六个亮斑通过,并对六个亮斑的相位进行调制;图2(d)中的滤波器可以允许图2(b)所示频谱的中心亮斑和周围对称的三个亮斑通过。
图3(a)、图3(b)、图3(c)为用来产生光斑阵列的对称点源的相位分布情况。图3(a)中所示的六个点源,具有相同的相位;图3(b)中所示的六个点源,相邻点源的相位差为π,相位分布情况恰好和频谱中原有的六个点源的相位分布情况一致,故这种情况下不需要再额外改变六个亮斑的相位;图3(c)中所示的三个点源,具有相同的相位,由于频谱中所对应的三个点源本身具有相同的相位,故这种情况下不再需要调制此三个亮斑的相位值。
图4(a1)至图4(b3)为利用图3(a)、图3(b)、图3(c)所示点源所产生的干涉光场的强度分布和相位分布情况。图4(a1)、图4(b1)为利用图3(a)所示六个点源所产生的具有六角密排阵列光斑的归一化光强分布和相位分布情况,显然,图中所示的具有六角密排阵列的圆形光斑具有相同的相位;图4(a2)、图4(b2)为利用图3(b)所示六个点源所产生的具有一定排列的光斑的归一化光强分布和相位分布情况,显然,图中所示的具有三角形形状的光斑的相位有两组值,相位差为π,具有相同相位值的光斑依然保持了六角密排阵列;图4(a3)、图4(b3)为利用图3(c)所示三个点源所产生的具有六角密排阵列光斑的归一化光强分布和相位分布情况,显然,图中所示的具有六角密排阵列的光斑具有三组不同的相位,相位分别相差2π/3,具有相同相位值的光斑依然保持了六角密排阵列。
图5(a)至图5(f)为让中心的直流分量通过后,和图4(a1)、(b1)中所示的光斑阵列干涉后的光场在不同位置处的光强分布情况。为了使图图5(a)至图5(f)中的强度分布图像具有最好的对比度,经过分析可求得,图2(a)中的二元相位板的两种不同灰度的格子对光场的相位调制量应大概相差为0.307π。
图5(a)为CCD在光轴某一位置所对应光场的光强分布情况。图5(b)为CCD沿光轴后移Δ1所对应光场的光强分布情况,其中,Δ1为一微小距离。图5(c)是CCD沿光轴后移2Δ1所对应光场的光强分布情况。图5(d)是CCD沿光轴后移3Δ1所对应光场的光强分布情况。图5(e)是CCD沿光轴后移4Δ1所对应光场的光强分布情况。图5(f)是CCD沿光轴后移5Δ1所对应光场的光强分布情况。由图5中的多幅图像可以看出,沿光轴后移的过程中,逐步产生了具有六角密排阵列分布的瓶状光束,继续后移,瓶状光束消失。事实上,六角密排阵列分布的瓶状光束随着光轴后移的过程中呈现的是产生-消失-产生周而复始的一个过程。
图6(a)至图6(h)为让中心的直流分量通过后,和图4(a2)(b2)中所示的光斑阵列干涉后的光场在不同位置处的光强分布情况。为了使图6中的强度分布图像具有最好的对比度,经过分析可求得,图2(a)中的二元相位板的两种不同灰度的格子对光场的相位调制量应大概相差为0.346π。
图6(a)为CCD在光轴某一位置所对应光场的光强分布情况。图6(b)为CCD沿光轴后移Δ2所对应光场的光强分布情况,其中,Δ2为一微小距离。图6(c)是CCD沿光轴后移2Δ2所对应光场的光强分布情况。图6(d)是CCD沿光轴后移3Δ2所对应光场的光强分布情况。图6(e)是CCD沿光轴后移4Δ2所对应光场的光强分布情况。图6(f)是CCD沿光轴后移5Δ2所对应光场的光强分布情况。图6(g)是CCD沿光轴后移6Δ2所对应光场的光强分布情况。图6(h)是CCD沿光轴后移7Δ2所对应光场的光强分布情况。由图6中的多幅图像可以看出,沿光轴后移的过程中,逐步产生了具有六角密排阵列分布的瓶状光束,继续后移,原来位置处的瓶状光束逐渐消失,在原瓶状光束的间隔处逐步出现了具有六角密排阵列分布的瓶状光束,和前面图4(b2)中所示的光斑阵列的相位分布情况相吻合。此情况下,沿轴向在一个周期内在两个不同的位置可以产生六角密排阵列瓶状光束。
图7(a)至图7(l)为让中心的直流分量通过后,和图4(a3)、图4(b3)中所示的光斑阵列干涉后的光场在不同位置处的光强分布情况。为了使图7中的强度分布图像具有最好的对比度,经过分析可求得,图2(a)中的二元相位板的两种不同灰度的格子对光场的相位调制量应大概相差为0.515π。
图7(a)为CCD在光轴某一位置所对应光场的光强分布情况。图7(b)为CCD沿光轴后移Δ3所对应光场的光强分布情况,其中,Δ3为一微小距离。图7(c)是CCD沿光轴后移2Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(d)是CCD沿光轴后移3Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(e)是CCD沿光轴后移4Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(f)是CCD沿光轴后移5Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(g)是CCD沿光轴后移6Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(h)是CCD沿光轴后移7Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(i)是CCD沿光轴后移8Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(j)是CCD沿光轴后移9Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(k)是CCD沿光轴后移10Δ3所对应光场的光强分布情况。图7(l)是CCD沿光轴后移11Δ3所对应光场的光强分布情况。由图7中的多幅图像可以看出,沿光轴后移的过程中,逐步产生了具有六角密排阵列分布的瓶状光束,继续后移,原来位置处的瓶状光束逐渐消失,在另一个位置逐步出现了具有六角密排阵列分布的瓶状光束,再后移,原来位置处的瓶状光束逐渐消失,在另一个位置又逐步出现了具有六角密排阵列分布的瓶状光束,和前面图4(b3)中所示的光斑阵列的相位分布情况相吻合。此情况下,沿轴向在一个周期内在三个不同的位置可以产生六角密排阵列瓶状光束。由于这一方法只选择了六个对称点源中的三个和中心直流分量,导致能量利用率稍低一些,理想情况下,可以达到60%以上。
本发明利用这种方法可以比较容易的获得具有六角密排分布的三维阵列瓶状光束,这种方法还没有人提出,具有能量利用率高、易于实现的优良特性,在材料的加工、粒子的分流等领域有一定的应用空间。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
本发明中所用到的方法同样适用于利用电子束、声波等产生具有六角密排结构的三维阵列瓶状电子束、瓶状声波束等。
Claims (8)
1.一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置,其特征在于,包括:
光源;
扩束准直镜,设置在光源发出光的方向,用于将来自光源的光转换为大口径平行光束;
二元相位板,设置在扩束准直镜的后端,用于对大口径平行光束的光场的波前进行调制;
第一傅里叶透镜,设置在二元相位板的后端,在其后焦面处为经过二元相位板后光场的频谱;
滤波器,其放置在光场的频谱面处,允许中心光斑和位于中心光斑周围的六个或三个对称光斑通过的同时,对通过的六个或三个对称光斑进行相位调制;
第二傅里叶透镜,设置在滤波器的后端,将相位调制后的六个或三个对称光斑转换为六束或三束对称的具有相同轴向波矢的平行光束,六束或三束平行光束干涉,将产生空间衍射不变光斑阵列;将中心光斑转换为一束沿光轴方向传输的平行光束,此平行光束将和衍射不变光斑阵列干涉,在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场。
2.如权利要求1所述的产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置,其特征在于,所述的光源采用激光光源。
3.如权利要求1所述的产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置,其特征在于,还包括CCD,所述的CCD放置于第二傅里叶透镜后端,用于记录具有瓶状光束结构的阵列光场的强度分布。
4.如权利要求1所述的产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置,其特征在于,所述的二元相位板,用来产生三角形和圆形光斑阵列,在其片基上刻蚀有多个等边三角形结构,所有的等边三角结构分为两种,其中一种等边三角形结构的灰度大于另外一种等边三角形结构的灰度;这两种等边三角形结构在水平方向及和水平方向夹角为±60°方向三个方向上交替分布,最后形成阵列。
5.如权利要求1所述的产生呈正方阵列分布的三维阵列瓶状光束的装置,其特征在于,应用于材料加工装置中,用于材料的加工。
6.如权利要求1所述的产生呈正方阵列分布的三维阵列瓶状光束的装置,其特征在于,应用于冷原子捕获装置中。
7.一种产生呈正方阵列分布的三维阵列瓶状光束的方法,其特征在于,
激光经扩束准直镜后获得大口径平行光束;大口径光束经过周期型二元相位板后光场的波前受到了调制,经过第一傅里叶透镜后,在第一傅里叶透镜的后焦面处获得光场的频谱,在频谱面处放置一个滤波器,在允许紧靠中心光斑的六个或三个对称光斑通过的同时,并对六个或三个对称光斑进行相位调制,经过相位调制的对称光斑经过第二傅里叶透镜后,将转换为六束或三束对称的具有相同轴向波矢的平行光束,六束或三束平行光束干涉,将会沿光轴方向产生空间衍射不变光场,合理调整六个或三个对称光斑的相位值,衍射不变光场可以是具有周期排列的圆形或三角形光斑;
然后,让空间频谱中心光斑通过滤波器,经第二傅里叶透镜后,将转换为一束沿光轴方向传输的平行光束,此光束将和衍射不变光斑阵列干涉,在空间中形成强度分布具有瓶状光束结构的阵列光场。
8.如权利要求7所述的一种产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的方法,其特征在于,
改变二元相位板的相位调制量,使中心光斑所对应的平行光束和衍射不变光斑阵列具有相同的最大复振幅,获得更好的三维阵列瓶状光束。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910768448.0A CN110471187B (zh) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | 产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910768448.0A CN110471187B (zh) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | 产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110471187A true CN110471187A (zh) | 2019-11-19 |
CN110471187B CN110471187B (zh) | 2021-07-30 |
Family
ID=68511967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910768448.0A Active CN110471187B (zh) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | 产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110471187B (zh) |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5739526A (en) * | 1995-05-02 | 1998-04-14 | Deutsch Forschungsanstalt Fur Luft-Und Raumfahrt E.V. | Fibre-optic photoelectric beam device having a transmitting optical unit for detecting a moving object through a control district |
WO2002093202A2 (en) * | 2001-05-14 | 2002-11-21 | Arryx, Inc. | Improved apparatus, system and method for applying optical gradient forces |
WO2010068476A2 (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-17 | The Regents Of The University Of California | Ultra-low loss hollow core waveguide using high-contrast gratings |
CN102402006A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-04-04 | 安徽工业大学 | 一种用于产生空心光束的位相型光瞳滤波器 |
CN203480128U (zh) * | 2013-05-10 | 2014-03-12 | 华侨大学 | 周期Bottle beam自重建的光学系统 |
US20140192355A1 (en) * | 2011-07-22 | 2014-07-10 | Emmanuel Froigneux | Conoscopic illumination optical device with a hollow cone for an optical microscope and method of optical microscopy in conoscopy |
CN106932914A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-07-07 | 鲁东大学 | 一种三维阵列空心光斑的产生方法及装置 |
CN106950704A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-07-14 | 华东师范大学 | 可调椭圆矢量空心光束产生装置 |
CN107422468A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-12-01 | 鲁东大学 | 一种在物镜视场内任意移动细胞的环形光镊及实现方法 |
CN206893310U (zh) * | 2017-03-30 | 2018-01-16 | 鲁东大学 | 一种三维位置可控的阵列光镊装置 |
CN107621701A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-23 | 苏州大学 | 产生双指数贝塞尔高斯光束的方法及系统 |
CN208224631U (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-11 | 陈琛 | 一种产生低散斑环形光束的光学系统 |
CN109683331A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-04-26 | 长春理工大学 | 一种基于双焦透镜的多局域空心光束光镊系统 |
CN109709683A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-03 | 济南大学 | 利用二维光栅产生空间衍射不变正方阵列矢量光束的装置及方法 |
CN109991750A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-09 | 济南大学 | 正方阵列涡旋光束产生装置、螺旋光束产生装置及应用 |
-
2019
- 2019-08-20 CN CN201910768448.0A patent/CN110471187B/zh active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5739526A (en) * | 1995-05-02 | 1998-04-14 | Deutsch Forschungsanstalt Fur Luft-Und Raumfahrt E.V. | Fibre-optic photoelectric beam device having a transmitting optical unit for detecting a moving object through a control district |
WO2002093202A2 (en) * | 2001-05-14 | 2002-11-21 | Arryx, Inc. | Improved apparatus, system and method for applying optical gradient forces |
WO2010068476A2 (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-17 | The Regents Of The University Of California | Ultra-low loss hollow core waveguide using high-contrast gratings |
US20140192355A1 (en) * | 2011-07-22 | 2014-07-10 | Emmanuel Froigneux | Conoscopic illumination optical device with a hollow cone for an optical microscope and method of optical microscopy in conoscopy |
CN102402006A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-04-04 | 安徽工业大学 | 一种用于产生空心光束的位相型光瞳滤波器 |
CN203480128U (zh) * | 2013-05-10 | 2014-03-12 | 华侨大学 | 周期Bottle beam自重建的光学系统 |
CN206893310U (zh) * | 2017-03-30 | 2018-01-16 | 鲁东大学 | 一种三维位置可控的阵列光镊装置 |
CN106932914A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-07-07 | 鲁东大学 | 一种三维阵列空心光斑的产生方法及装置 |
CN106950704A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-07-14 | 华东师范大学 | 可调椭圆矢量空心光束产生装置 |
CN107422468A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-12-01 | 鲁东大学 | 一种在物镜视场内任意移动细胞的环形光镊及实现方法 |
CN107621701A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-23 | 苏州大学 | 产生双指数贝塞尔高斯光束的方法及系统 |
CN208224631U (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-11 | 陈琛 | 一种产生低散斑环形光束的光学系统 |
CN109683331A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-04-26 | 长春理工大学 | 一种基于双焦透镜的多局域空心光束光镊系统 |
CN109709683A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-03 | 济南大学 | 利用二维光栅产生空间衍射不变正方阵列矢量光束的装置及方法 |
CN109991750A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-09 | 济南大学 | 正方阵列涡旋光束产生装置、螺旋光束产生装置及应用 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
D. MCGLOIN 等: "Three-dimensional arrays of optical bottle beams", 《OPTICS COMMUNICATIONS 》 * |
YU-JING HAN 等: "《Production of propagation-invariant vector beams with square》", 《OPTIK》 * |
ZE ZHANG 等: "《Trapping aerosols with optical bottle arrays generated through a superposition of multiple Airy beams》", 《CHINESE OPTICS LETTERS》 * |
吴逢铁 等: "《梯度轴棱锥产生单个 Bottle beam》", 《物理学报》 * |
范君柳 等: "《利用LCD相位调制获得高效率空心光束》", 《激光杂质》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110471187B (zh) | 2021-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106950195B (zh) | 基于散射介质的可编程光学元件及光场调控系统和方法 | |
CN103048791B (zh) | 一种产生部分相干艾里光束的方法 | |
CN104122666B (zh) | 自分裂光束的产生装置及其产生方法 | |
CN106560738A (zh) | 一种完美ig涡旋光束的产生装置及产生方法 | |
CN107146649B (zh) | 一种操控低折射率介质纳米粒子的装置和方法 | |
CN105043543A (zh) | 一种可调控超瑞利散斑场的制作装置及其制作方法 | |
CN104635344A (zh) | 一种参数可调节的贝塞尔光束产生装置及其产生方法 | |
CN109709683A (zh) | 利用二维光栅产生空间衍射不变正方阵列矢量光束的装置及方法 | |
CN109521580A (zh) | 基于涡旋光子筛望远镜系统的多层成像装置和成像方法 | |
WO2023240741A1 (zh) | 一种全庞加莱球偏振阵列光束的产生方法及装置 | |
CN111965834A (zh) | 一种可多自由度任意调控的完美涡旋光束阵列生成方法与系统 | |
Li et al. | Experimental generation of partially coherent circular Airy beams | |
CN109283673A (zh) | 一种实现光学焦场自旋方向三维可控的装置和方法 | |
CN114019690B (zh) | 产生任意阶光学涡旋阵列和带缺陷有限光晶格的光学系统 | |
CN113703170B (zh) | 一种新型三维中空形光场生成方法与装置 | |
CN110989315A (zh) | 一种利用关联涡旋阵列实现微粒光漏开关的装置 | |
CN109029745B (zh) | 双耳圆形衍射光阑及涡旋光拓扑荷数检测系统与检测方法 | |
CN101975991B (zh) | 基于振幅调制与偏振及相位相结合扩展焦深的方法和装置 | |
CN110471187A (zh) | 产生呈六角密排分布的三维阵列瓶状光束的装置与方法 | |
CN114077067A (zh) | 一种偏振沿庞加莱球上任意圆形路径变化的矢量光场生成装置 | |
CN104238135A (zh) | 一种双焦点距离控制装置 | |
CN115164741A (zh) | 一种基于矢量光场的测距系统 | |
CN115308917A (zh) | 一种矢量光场模间相位旋转角度随距离可调系统 | |
Xie et al. | Multi-reference lens-less Fourier-transform holography with a Greek-ladder sieve array | |
Li et al. | Measuring high-order optical orbital angular momentum with a petal-like zone plate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |