一种完美拉盖尔-高斯光束的产生方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种完美拉盖尔-高斯光束的产生方法及其装置。对高斯光束进行扩束后，再经加载计算全息片的空间光调制器进行光场调控，截取由空间光调制器出射的第一级衍射光束，得到空心高斯光束；经螺旋相位板进行相位调制，得到携带轨道角动量的空心光束；再经凸透镜聚焦，得到完美拉盖尔-高斯光束。本发明利用携带轨道角动量的空心光束产生完美拉盖尔-高斯光束，方法简单，可靠；装置结构简单，易于调整，稳定性好；所产生的光束可应用于粒子捕获、自由空间光通信、光束传输特性研究等领域。
【专利说明】一种完美拉盖尔-高斯光束的产生方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学领域，特别涉及一种完美拉盖尔-高斯光束(ElegantLaguerre-Gaussian beams)的产生方法及其装置,所产生的光束可应用于粒子捕获、自由空间光通信、光束传输特性研究等领域。
【背景技术】
[0002]拉盖尔-高斯光束具有螺旋相位结构，在数学表达式上，具体表现为其相位因子具有与旋转方位角伊成正比的一项，其中i是虚数单位(即-1的开根)，in通常为
整数，也称为拓扑荷数，它对应着一个光学波长内相位旋转的圈数。光束围绕相位奇点呈现出螺旋型波前特性，理论分析和实验验证表明，这类光束中的每个光子都具有确定的轨道角动量—(Α = Α/2π，Α为普朗克常量，TT是圆周率)。其特殊的位相结构使其中心光强由
于干涉相消而为零，从而使得光强中心呈现为空心状态。
[0003]在柱坐标系下，拉盖尔-高斯光束在光源面上的电场分布为:
【权利要求】
1.一种产生完美拉盖尔-高斯光束的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)对高斯光束进行扩束后，再经加载计算全息片的空间光调制器进行光场调控，截取由空间光调制器出射的第一级衍射光束，得到空心高斯光束； (2)将空心高斯光束经螺旋相位板进行相位调制，得到携带轨道角动量的空心光束； (3)将携带轨道角动量的空心光束经凸透镜聚焦，得到完美拉盖尔-高斯光束。
2.—种产生完美拉盖尔-高斯光束的装置，其特征在于:功率可调的半导体泵浦固体激光器(I)发出的高斯光束，依次经光束强度调节衰减片(2)和扩束器后，再通过空间光调制器(6)，对扩束后的高斯光束进行光场调控，所述的空间光调制器(6)的液晶显示屏上，由计算机(11)通过软件加载用于进行光场调控的计算全息片；调控后的光束通过圆孔光阑(7)，再经过螺旋相位板(8)和聚焦凸透镜(9)，输出完美拉盖尔-高斯光束。
3.根据权利要求2所述的一种产生完美拉盖尔-高斯光束的装置，其特征在于:光束强度调节衰减片(2)为圆形渐变密度滤光片。
4.根据权利要求2所述的一种产生完美拉盖尔-高斯光束的装置，其特征在于:所述的扩束器为两块凸透镜(4和5)。
5.根据权利要求2所述的一种产生完美拉盖尔-高斯光束的装置，其特征在于:在光束强度调节器(2 )和扩束器之间，设置平面反射镜(3 )。
6.根据权利要求2所述的一种产生完美拉盖尔-高斯光束的装置，其特征在于:所述的空间光调制器为透射式空间光调制器。
【文档编号】G02B27/09GK103941405SQ201410144674
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】赵承良, 董元, 赵陈晨, 蔡阳健 申请人:苏州大学