CN212460274U - 一种控制啁啾艾里光束聚焦位置的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种控制啁啾艾里光束聚焦位置的系统，包括：激光器，用于发射光束；扩束镜，用于对光束进行扩束；分光棱镜，用于将光束投射到空间光调制器；空间光调制器，用于对光束进行立方相位调制；傅里叶透镜，用于对光束进行傅里叶调制，得到艾里光束；啁啾发生器，用于对艾里光束进行调制，即在强度调制器中，用射频信号对该光束进行强度调制驱动，得到加载了射频信息的强度脉冲信号；啁啾发生器中的强度调制器，用于调整强度调制器中的直流偏置工作点的位置进行相位调节，来控制加载的啁啾，将光束打入二次方折射率介质中传播，控制啁啾艾里光束在二次方折射率介质中传播的聚焦位置。本实用新型节省成本，能够很好的控制波束聚焦控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学技术领域，具体涉及一种控制啁啾艾里光束聚焦位置的系统。
背景技术
在2007年，科研工作者在实验上首次报道证明了理论上使用衰减因子可获得有限能量的艾里光束。自那时起，艾里光束以其自愈性，自加速，无衍射的特性成为科学研究的热点。在研究艾里光束的过程中，研究人员深入研究了许多可能对艾里光束产生重大影响的因素。例如，介质的非均匀性或非线性将影响艾里光束的演化。此外，当啁啾参数在不同介质中传播时，如梯度折射率介质、手性介质和单轴晶体，会产生有趣的传播特性，引起光学研究者的浓厚兴趣。这一系列的研究成果，也吸引了许多学者继续在艾里光束调制的领域深入研究。
啁啾因子对径向偏振啁啾艾里涡旋光束在单轴晶体中非傍轴传播以及啁啾脉冲高斯光束在湍流大气中的光谱特性在近几年都被报道过。空间啁啾脉冲光束在自由空间中传输时，其空间啁啾程度及等相位面会随着传输距离而变化。而艾里光束也是现在学者重点研究的对象，并且取得了一系列的成果。如径向偏振啁啾艾里光束、圆艾里高斯光束等。
在光通信、激光精密测量等领域,激光光束指向或焦斑的空间稳定性通常要求很高。在激光跟踪、扫描等领域,也需要精确的光束指向或聚焦控制。因此,光束聚焦的控制系统对于激光技术的应用和发展意义十分重大。
发明内容
有鉴于此，为了有利于光束聚焦控制的应用和发展，本实用新型提出一种控制啁啾艾里光束聚焦位置的系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
本实用新型提出一种控制啁啾艾里光束聚焦位置的系统，包括：
激光器，用于发射光束；
扩束镜，用于对光束进行扩束；
分光棱镜，用于将光束投射到空间光调制器；
空间光调制器，其加载有某种特定的相位掩模，用于对光束进行立方相位调制；
傅里叶透镜，用于对光束进行傅里叶调制，得到艾里光束；
啁啾发生器，用于对艾里光束进行调制，即在强度调制器中，用射频信号对该光束进行强度调制驱动，得到加载了射频信息的强度脉冲信号；啁啾发生器中的强度调制器，用于调整强度调制器中的直流偏置工作点的位置进行相位调节，来控制加载的啁啾，将该光束打入二次方折射率介质中传播，控制啁啾艾里光束在二次方折射率介质中传播的聚焦位置；
二次方折射率介质，用于啁啾艾里光束的传播。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：
本实用新型采用空间光调制器法产生艾里光束，该方法具有造价低，系统简单，操作方便等优点，并且入射光的衍射损耗不高，输出功率较大。同时采用新型的啁啾发生器，节省成本，提高了效率，能够很好的控制波束聚焦控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型控制啁啾艾里光束聚焦位置的系统装置图；
图2是本实用新型产生艾里光束的相位掩模板；
图3是本实用新型啁啾艾里光束在衰减因子a＝b＝0.1，啁啾因子β＝0.1，与折射率有关的参数α＝0.2m,传播周期L＝2πα时在二次方折射率介质中传播的强度分布和相位分布；(a1)-(a6)和(b1)-(b6)是在z＝0.1L,z＝0.25L,z＝0.4L,z＝0.7L,z＝0.75L,0.8L位置处的光束横向强度分布和相位分布。
图4是本实用新型啁啾艾里光束在衰减因子a＝b＝0.1，与折射率有关的参数α＝0.25m传播周期L＝2πα时在二次方折射率介质中传播的强度分布和强度演化；(a1),(b1)对应于啁啾因子β＝0.1；(a2),(b2)对应于啁啾因子β＝2；(a3),(b3)对应于啁啾因子β＝-2。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实用新型提供一种控制啁啾艾里光束聚焦位置的系统，包括：
激光器，用于发射光束；
扩束镜，用于对光束进行扩束；
分光棱镜，用于将光束投射到空间光调制器；
空间光调制器，其加载有某种特定的相位掩模，用于对光束进行立方相位调制；
傅里叶透镜，用于对光束进行傅里叶调制，得到艾里光束；
啁啾发生器，用于对艾里光束进行调制，即在强度调制器中，用射频信号对该光束进行强度调制驱动，得到加载了射频信息的强度脉冲信号；啁啾发生器中的强度调制器，用于调整强度调制器中的直流偏置工作点的位置进行相位调节，来控制加载的啁啾，将该光束打入二次方折射率介质中传播，可以控制啁啾艾里光束在二次方折射率介质中传播的聚焦位置；
二次方折射率介质，用于啁啾艾里光束的传播。
具体地，立方相位具体为：
其中kx和ky分别是x和y方向的波矢。
具体地，经过加载相位掩模板的空间光调制器的反射，完成对其相位的立方调制，再经过傅里叶透镜得到艾里光束。
具体地，光束在二次方折射率介质中周期性传播，光束的聚焦位置能够通过改变啁啾进行控制。
本实用新型将啁啾和艾里光束结合起来，得到啁啾艾里光束，并在本专利中对该光束在二次方折射率介质中传播的强度分布、相位分布进行了深入的分析，图2是加载立方相位的相位掩膜板，在图3中我们选取传播周期内的几个截面的光强分布和相位分布，可以看出光束轮廓和相位的周期性变化。图4显示的是光束沿z轴传播的光强分布，可以看出光束传播时的聚焦位置，同时，在不同的啁啾因子的影响下，光束聚焦位置发生改变。
本实用新型采用空间光调制器法产生艾里光束，该方法具有造价低，系统简单，操作方便等优点，并且入射光的衍射损耗不高，输出功率较大。同时采用新型的啁啾发生器，节省成本，提高了效率，能够很好的控制波束聚焦控制。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种控制啁啾艾里光束聚焦位置的系统，其特征在于，包括：
激光器，用于发射光束；
扩束镜，用于对光束进行扩束；
分光棱镜，用于将光束投射到空间光调制器；
空间光调制器，其加载有相位掩模，用于对光束进行立方相位调制；
傅里叶透镜，用于对光束进行傅里叶调制，得到艾里光束；
啁啾发生器，用于对艾里光束进行调制，即在强度调制器中，用射频信号对该光束进行强度调制驱动，得到加载了射频信息的强度脉冲信号；啁啾发生器中的强度调制器，用于调整强度调制器中的直流偏置工作点的位置进行相位调节，来控制加载的啁啾，将该光束打入二次方折射率介质中传播，控制啁啾艾里光束在二次方折射率介质中传播的聚焦位置；
二次方折射率介质，用于啁啾艾里光束的传播。
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Publications (1)
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