一种产生异常空心光束的方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种产生异常空心光束的方法及其装置。由激光器发出高斯光束，经过衰减片和扩束镜调整高斯光束的强度和光斑大小；将调整后得到的光束通过在液晶显示屏上加载计算全息片的空间光调制器进行光场调控，计算全息片包括入射光的波长、异常空心光束在传输距离为0处的电场分布信息；再用圆孔光阑截取由空间光调制器出射的第一级衍射光束，得到异常空心光束。本发明技术方案利用高斯光束产生异常空心光束，原理简单，容易实现；所提供的异常空心光束的产生装置结构简单，制造成本低；它不需要借助其它特殊的光学元件，易于调整，装置稳定性好。
【专利说明】一种产生异常空心光束的方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种产生异常空心光束(Anomalous Hollow Beam)的方法及其装置,所产生的光束可应用于原子光学、自由空间光通信、二进制光学、光学微粒捕获和医学生物等领域。
【背景技术】
[0002]—种在传播方向上中心光强(或轴向强度)为零的环形光束被叫做“空心光束”(或“暗中空光束”)。这样的光束除了具有光束的一般参数(如频率^功率怂和发散角a )外，还有一些特殊的参数，如:暗斑尺寸ΟλΜ)、光束宽度(r_)、光束半径ir0)和宽径比(WRR)等。
[0003]空心光束的类型有很多，不同类型有着不同的光束特性及其特殊的应用价值。例如，空心高斯光束可用于研究高次谐波的有效产生和原子的多光子电离以及暗束磁光阱的制备。一些自然发散的空心光束，如拉盖尔一高斯光束、面包圈型空心光束、模输出空心光束和双高斯分布的空心光束可用于实现微观粒子的光学囚禁与四维操控以及冷原子的激光导弓1、漏斗、冷却与囚禁等。由于光束传播不变性，高阶的贝塞尔一高斯光束和高阶的Mathieu空心光束可用于引导和准直微观粒子，甚至产生冷原子束并实现原子束光刻术。
[0004]2005年美国斯坦福大学的Wu等人最早提到在杜克存储环中观测到了异常空心电子束:一个由外部的亮环和椭圆核组成的电子束。这种带有椭圆形实心核椭圆对称的异常空心电子束可用于研究光束的横向不稳定性，为研究储能环中的线性和非线性粒子动力学提供了一个重要的工具。
[0005]在光学领域,类比于上述异常空心电子束,文献(Y.Cai, “Model for an anomaloushollow beam and its paraxial propagat1n, ” Optics Letters 32(21)，3179 - 3181(2007))提出了首个异常空心光束的理论模型来近似的描述异常空心光束光场，其光场描述成有限高斯模型和面包圈模型的叠加，并推导出其传输公式:
【权利要求】
1.一种产生异常空心光束的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)对高斯光束进行光强衰减和光束扩束处理； (2)在空间光调制器的液晶显示屏上加载计算全息片，将扩束后的高斯光束通过空间光调制器进行光场调控；所述的计算全息片包括入射光的波长、异常空心光束在传输距离Z=O处的电场分布A(X，y, O)信息，
2.—种产生异常空心光束的装置，其特征在于:激光器发出的高斯光束，经过衰减片和扩束镜调整高斯光束的强度和光斑大小；将调整后得到的光束通过空间光调制器进行光场调控，所述的空间光调制器的液晶显示屏上加载计算全息片，计算全息片包括入射光的波长、异常空心光束在传输距离z=0处的电场分布i?(x，y, O)信息，
3.根据权利要求2所述的一种产生异常空心光束的装置，其特征在于:所述的激光器为He-Ne激光器。
4.根据权利要求2所述的一种产生异常空心光束的装置，其特征在于:所述的衰减片为圆形渐变密度滤光片。
5.根据权利要求2所述的一种产生异常空心光束的装置，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】G02B27/09GK104035200SQ201410260038
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】赵承良, 赵陈晨, 董元, 卢兴园, 蔡阳健 申请人:苏州大学