基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法
【专利摘要】本发明属于应用光学和衍射光学交叉【技术领域】，一种基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法，在基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制装置上，依据多个光束焦斑的形状或三维位置在远场预期不同需求，产生相应的多个相位分布，多个相位分形成复合相位分布用于驱动光学相控阵，从而实现基于光学相控阵的预期多光束远场焦斑的形状或三维位置的任意、独立、且无机械惯量编程控制。
【专利说明】基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于应用光学和衍射光学交叉【技术领域】，主要涉及基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置任意独立控制技术，该技术发明依据光学相控阵的相位分布的调制可编程控制的优点，基于一种新的相位分布形成方法，分别依据多光束远场焦斑形状或位置的预期需求，产生相应的多个相位分布，多个相位分形成复合相位分布用于驱动光学相控阵，从而达到对预期多光束远场焦斑形状或三维位置的任意、独立、且无机械惯量编程控制。
【背景技术】
[0002]在激光雷达、激光武器、激光镊子、共焦显微镜、激光雕刻、激光加工等等领域，传统激光束扫描控制方式多采用电机控制机械装置扫描，存在机械惯量、控制复杂、体积较大等问题。基于光学相控阵的新型光束扫描控制技术很好的克服这些缺点，本人之前的发明专利，专利号为:20101061377.2，名称为:《一种基于液晶光学相控阵的光束焦点三维独立控制的方法》就是为了克服以上缺点而提出发明的，但是其中的相位分布形成方法采用的都是直接解析求解方法，控制预期多光束时存在“不想要的光斑”，且不能实现被控光束焦斑位置控制的同时，其形状的任意独立控制。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:如何实现对预期多个光束远场焦斑形状或三维位置的任意、独立、且无机械惯量编程控制，同时消除“不想要的光斑”。
[0004]本发明所采用技术方案是:基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法，在基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制装置上，依据多个光束焦斑的形状或三维位置在远场预期不同需求，产生相应的多个相位分布，多个相位分形成复合相位分布用于驱动光学相控阵，从而实现基于光学相控阵的预期多光束远场焦斑的形状或三维位置的任意、独立、且无机械惯量编程控制:
基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制装置包括顺序排列的激光器、孔阑、准直扩束装置、偏振片、光学相控阵、透镜、远场多个平面；
依据多个光束焦斑的形状或三维位置在远场预期不同需求，产生相应的多个相位分
布:
控制某第个光束焦斑的相位分布形成过程*为一自然数:远场平面上预期的焦斑振幅分布为丨且丨11(4沁|在远场平面某些坐标点的强度为1，其他位置全为0，可
见丨的形状(即焦斑的形状)可以是任意预期形状分布；相位分布迭代初值设为0，
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【权利要求】
1.基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法，其特征在于:在基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制装置上，依据多个光束焦斑的形状或三维位置在远场预期不同需求，产生相应的多个相位分布，多个相位分形成复合相位分布用于驱动光学相控阵，从而实现基于光学相控阵的预期多光束远场焦斑的形状或三维位置的任意、独立、且无机械惯量编程控制: 基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制装置包括顺序排列的激光器、孔阑、准直扩束装置、偏振片、光学相控阵、透镜、远场多个平面； 依据多个光束焦斑的形状或三维位置在远场预期不同需求，产生相应的多个相位分布: 控制某第个光束焦斑的相位分布形成过程:?为一自然数:远场平面上预期的焦斑振幅分布为|d(xi,yi)|,且|d(xi,yi)|在远场平面某些坐标点的强度为1，其他位置全为O，可见|d(xi,yi)|的形状(即焦斑的形状)可以是任意预期形状分布；相位分布迭代初值设为O，后续迭代中的相位分布可以由远场的傅立叶逆变换通过以下步骤确定，假定此时是第n次迭代，n为大于等于I的自然数，则有: 步骤一:设定远场平面的预期的目标复振幅分布fn(xi,yi)可以表达为:
2.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法，其特征在于:所述透镜的焦距大于O小于等于无穷大。
3.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法，其特征在于:所述光学相控阵为透射式光学相控阵或者反射式光学相控阵。
4.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法，其特征在于:驱动光学相控阵的复合相位分布形成方式为多个相位分拼接或者多个相位分叠加。
5.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的预期多个光束远场焦斑形状或位置独立控制方法，其特征在于:多个光束远场焦斑的形状任意、独立、且无机械惯量编程控制的同时，多个光束远场焦斑的三维位置亦可以被任意、独立、且无机械惯量编程控制。
【文档编号】G02F1/01GK103777376SQ201410021062
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】王东, 贾鹏, 蔡冬梅, 靳宝全, 王云才, 杨毅彪, 武钰丽 申请人:太原理工大学