基於二元光學的可調控自彎曲艾里光束研究

《基於二元光學的可調控自彎曲艾里光束研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由范永濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於二元光學的可調控自彎曲艾里光束研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：范永濤
• 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所

項目摘要

艾里光束具有自彎曲、無衍射和自愈三大優良特性，在微粒操控、雷射武器、雷射加工等方面具有良好的套用前景。傳統的艾里光束產生方法需要採用具有灰度位相分布的器件，其造價較高、生產困難、抗雷射損傷閾值低，嚴重限制了艾里光束的實際套用範圍。本項目系統研究基於二元光學元件生成可調控的艾里光束的方法，解決艾里光束套用的基礎問題。具體研究思路為：分析二元化過程導致的量化誤差的原因，摸索精確調控艾里光束的彎曲方向與角度的具體措施，並建立最最佳化評價函式，探索採用二元光學元件生成高質量可控艾里光束的理論基礎。在此基礎上，設計製備二元光學器件，並搭建飛秒艾里光子彈測試裝置，對高功率短脈衝的艾里光子彈進行套用方面的探索。通過本項目的實施，能夠探索發現艾里光束的新的物理原理和光學特性，為艾里光束在工業生產和軍事武器等其它實際套用奠定基礎。

結題摘要

研究過程基本按照原計畫執行，一些研究內容稍作調整。理論方面，系統地研究了現有灰度位相器件生成艾里光束的理論，深入了解艾里光束傳播特性。建立 BOE 生成孿生和圓環艾里光束的物理模型，分析傾斜因子對減少艾里失真的物理原理及最最佳化的取值方法。實驗研究方面，結合雷射直寫設備和反應離子刻蝕機的加工特點，設計了可實際加工的最最佳化二元位相結構，採用雷射直寫設備製備石英二元位相掩模版，並研究最最佳化的雷射功率、脈衝寬度、刻寫速度等刻寫參數。採用反應離子刻蝕機對已製備的掩模版進行加工，製作出二元微納位相結構，對微納結構進行表征，測量其表面形貌，並與理論設計相對比，最佳化直寫和刻蝕製備過程工藝與參數。在套用研究方面，搭建了以氦氖雷射器為光源的孿生艾里光束檢測系統，測量光束的光強分布、自彎曲軌跡等物理量，並將其與理論設計相對比，並將其套用於顯微成像光源，獲得了大視場範圍，高對比度的雙層艾里光束照明系統。