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专利号: 2019108473580
申请人: 山东师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种部分相干光束分束器,其特征在于,包括第一透镜、第二透镜和相位板,所述第一透镜和第二透镜构成光学4f系统,所述相位板设于第一透镜和第二透镜的中间位置,通过调节相位板的参数实现对分束子光束的数量、分布形式和子光束间距的控制。

2.如权利要求1所述的部分相干光束分束器,其特征在于,所述第一透镜和第二透镜的焦距均为f,所述第一透镜的前焦面处为入射光源面,所述第二透镜的后焦面为接收面。

3.如权利要求2所述的部分相干光束分束器,其特征在于,入射光源面处任意部分相干光束的交叉密度函数为W(r1,r2),此光束经过第一透镜、相位板和第二透镜后,在第二透镜的接收面处的交叉谱密度函数为:W(ρ1,ρ2)=∫W(r1,r2)h*(r1,ρ1)h(r2,ρ2)d2r1d2r2其中矢量r1=(x1,y1)、r2=(x2,y2)和ρ1=(ρx1,ρy1)、ρ2=(ρx2,ρy2)分别表示入射光源面和接收面的任意两点的矢量坐标,∫∫d2r1d2r2表示对被积函数的多重积分,h(r1,ρ1)和h(r2,ρ2)为该光学系统的响应函数,*代表复共轭。

4.如权利要求3所述的部分相干光束分束器,其特征在于,所述第一透镜、相位板和第二透镜组成的光学系统的响应函数为:k=2π/λ为波数,λ为入射光源的波长,ξ=(ξx,ξy)表示相位板所在频面处的矢量坐标,P(ξ)为相位板所对应的相位函数。

5.如权利要求4所述的部分相干光束分束器,其特征在于,所述相位板的相位函数为:其中,i为虚数符号,满足i2=-1,an、bn和M,N为该相位板的参数。

通过调节常数an和bn取值的大小实现对分束的子光束间距的调控,N和M分别为分束后横向和纵向的子光束数量,在接收面得到的光束为光强和相干度均为N×M的阵列分布。

6.如权利要求5所述的部分相干光束分束器,其特征在于,将相位板的相位函数和光学系统的响应函数相结合,得到光学系统的具体响应函数为:其中δ为狄拉克函数。

7.如权利要求6所述的部分相干光束分束器,其特征在于,将相位板的相位函数、光学系统的响应函数和第二透镜的接收面处的交叉谱密度函数相结合,利用δ函数的抽样性质,得到第二透镜的接收面处的实际交叉谱密度函数为:

8.如权利要求7所述的部分相干光束分束器,其特征在于,计算得到各分束子光束的光强和相干度;

令ρ1=ρ2=ρ得到ρ点处光强为:

I(ρ)=W(ρ,ρ)

ρ1和ρ2之间的相干度为:

9.一种部分相干光束分束器的工作方法,其特征在于,利用权力要求5-8任一项所述的部分相干光束分束器,步骤如下:通过第一透镜、相位板和第二透镜建立部分相干光束分束器;

通过设定相位板的相位函数中的参数N和M确定分束后横向、纵向的子光束数量以及子光束的分布形式;

在N和M参数确定后,通过调节常数an和bn取值的大小实现对分束的子光束间距的控制。

10.一种光学装置,其特征在于,包括权利要求1-8任一项所述的部分相干光束分束器。