提出通過單個(gè)空間光調(diào)制器制備厄米高斯（HG）光束的方法,理論上分析了輸入光束空間橫向分布與模式轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)上采用最佳的橢圓形光斑入射,獲得了高質(zhì)量的HG_6,0、HG_8,0、HG_10,0模光場(chǎng),純度分別為96.2%,94.9%,93.4%,并且HG_10,0模的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了14.45%,輸出功率為217 mW,其轉(zhuǎn)換效率較傳統(tǒng)的基模高斯光束入射時(shí)提高了5.6倍。此高質(zhì)量及高效的高階厄米高斯光束制備方法,有望應(yīng)用于高階空間壓縮態(tài)光場(chǎng)制備和空間小位移精密測(cè)量等方面。 

【文章來源】：中國(guó)激光. 2020,47(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

目標(biāo)光場(chǎng)轉(zhuǎn)換效率與光斑大小的關(guān)系。

空間光調(diào)制器產(chǎn)生高階厄米高斯光束實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。激光器輸出光波長(zhǎng)為540 nm,基模厄米高斯光束經(jīng)擴(kuò)束器擴(kuò)束后由透鏡準(zhǔn)直得到平面波,光束入射空間光調(diào)制器前插入一組柱透鏡(F1,F2,其焦距分別為F1=4 cm,F2=20 cm),將圓形光斑整形為橢圓形光斑,產(chǎn)生的HG6,0,HG8,0和HG10,0模對(duì)應(yīng)的入射光場(chǎng)光斑大小分別為(ωx=4.61 mm,ωy=1 mm)、(ωx=5.12 mm,ωy=1 mm)、(ωx=5.58 mm,ωy=1 mm)。將HG6,0,HG8,0和HG10,0對(duì)應(yīng)的相息圖加載到空間光調(diào)制器(P1920-0532-HDMI)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光場(chǎng)的空間調(diào)制,調(diào)制輸出的光束經(jīng)透鏡F3會(huì)聚在焦點(diǎn)處,在透鏡的焦點(diǎn)處利用光闌進(jìn)行空間濾波,使其衍射1級(jí)光場(chǎng)通過,輸出光場(chǎng)即為所需的高階厄米高斯光場(chǎng),最后通過相機(jī)進(jìn)行光場(chǎng)空間強(qiáng)度分布測(cè)量。實(shí)驗(yàn)中所用空間光調(diào)制器,其分辨率為1920 pixel×1200 pixel,像元大小為9.5 μm, 光學(xué)衍射效率為70%,空間光調(diào)制器的損傷閾值為30 W/cm2。3 分析與討論

圖3為HG6,0,HG8,0和HG10,0模對(duì)應(yīng)的相息圖,以及產(chǎn)生的高階厄米高斯光束強(qiáng)度圖案。為了進(jìn)一步衡量模式質(zhì)量,將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的HG6,0,HG8,0和HG10,0的強(qiáng)度分布與標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行理論擬合。其中虛線代表標(biāo)準(zhǔn)模式理論強(qiáng)度分布,實(shí)線代表實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 計(jì)算可知產(chǎn)生的厄米高斯光束HG6,0,HG8,0和HG10,0模純度[27]分別為96.2%, 94.9%和93.4%。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ郊兌扰c標(biāo)準(zhǔn)模式有差別,其影響因素主要有調(diào)制器填充率、像元大小以及電壓響應(yīng)線性度等。進(jìn)一步對(duì)比了入射光場(chǎng)為橢圓形厄米高斯光束和普通基模厄米高斯光束情況下的模式轉(zhuǎn)換效率,如圖4所示。圖中圓點(diǎn)為入射光場(chǎng)為橢圓形厄米高斯光束時(shí)轉(zhuǎn)換效率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)線是相應(yīng)的理論結(jié)果;小方塊為入射光場(chǎng)為基模厄米高斯光束時(shí)轉(zhuǎn)換效率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,虛線是相應(yīng)的理論結(jié)果。理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。由圖4可得,橢圓形厄米高斯光束產(chǎn)生的高階厄米高斯模HG6,0,HG8,0和HG10,0模的轉(zhuǎn)換效率分別為17.57%,15.9%,14.45%,其轉(zhuǎn)化效率相比于圓形模厄米高斯光束入射時(shí)分別提高了4.6倍、5.2倍和5.6倍。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3238941