圆周型光斑模式转换器 - 激光与红外.PDF

第３９卷　 第１１期　 　 　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１１ 　 ２００９年１１月　 　 　　　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２００９ 　　文章编号：１００１５０７８（２００９）１１１２１００５ ·光学材料器件与薄膜 · 圆周型光斑模式转换器 秦　华 （山东理工大学理学院，山东 淄博２５５０４９） 摘　要：提出了一种圆周型光斑模式转换器———透明玻璃圆锥体，根据光的全反射原理论证了 光在该圆锥体中的传输规律和对光束光斑模式的转换原理。利用光线追迹方法模拟了光在光 斑模式转换器中的传输过程和对光斑模式的转换效果。结果显示圆锥体的顶角等于一系列特 定值时，垂直圆锥体底面入射的光束经过该圆锥体后光束沿着其母线方向出射，在垂直于圆锥 体轴线的平面上形成一圆周型光斑，其光能量全部集中在圆周上。圆周型光斑模式转换器还 可以与透镜结合使用，只改变光斑模式而不改变光束的传输方向。该圆周型光斑模式转换器 具有结构简单、容易制造、能量损失小等优点。 关键词：几何光学；光斑模式转换器；光全反射原理；光线追迹 中图分类号：Ｏ４３５．１　　　文献标识码：Ａ Ｌｉｇｈｔｓｐｏｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｆｒｏｍｃｉｒｃｕｌａｒｆａｃｅｔｏｃｉｒｃｌｅ ＱＩＮＨｕａ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｉｇｈｔｓｐｏｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｆｒｏｍａｃｉｒｃｕｌａｒｆａｃｅｔｏａｃｉｒｃｌｅ———ａｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｇｌａｓｓｃｏｎｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｌｉｇｈｔ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｌｉｇｈｔｓｐｏｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｉｎｓｉｄｅａｃｏｎｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔ．Ｔｈｅｌｉｇｈｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｌｉｇｈｔｓｐｏｔｆｒｏｍａｃｉｒｃｕｌａｒｆａｃｅｔｏａ ｃｉｒｃｌｅｔｈｒｏｕｇｈａｃｏｎｅａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｒａｙｔｒａｃｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｅａｎｇｌｅｓａｒｅｅ ｑｕａｌｔｏａｓｅｒｉｅｓｏｆｓｐｅｃｉａｌｖａｌｕｅｓｉｎｃｉｄｅｎｔｂｅａｍｓｎｏｒｍａｌｔｏｔｈｅｂｏｔｔｏｍｓｕｒｆａｃｅｏｆａｃｏｎｅｐａｓｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｔｈｉｓｃｏｎｅｗｉｌｌ ｅｘｉｔａｌｏｎｇｉｔｓｇｅｎｅｒａｔｒｉｃｅｓ，ａｎｄｆｏｒｍａｃｉｒｃｌｅｔｙｐｅｓｐｏｔｏｎｔｈｅｐｌａｎｅｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｔｈｅａｘｉｓｏｆｃｏｎｅ，ａｌｌｉｔｓｅｎｅｒｇｉｅｓｉｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｃｉｒｃｌｅ．Ａｌｉｇｈｔｓｐｏｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｆｒｏｍｃｉｒｃｕｌａｒｆａｃｅｔｏｃｉｒｃｌｅｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｌｅｎｓ ｓｏａｓｔｏｏｎｌｙｃｏｎｖｅｒｔｌｉｇｈｔｓｐｏｔｍｏｄｅａｎｄｎｏｔｃｈａｎｇｅｔｈｅｂｅａｍｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｌｉｇｈｔｓｐｏｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｈａｓｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｌｏｗｅｎｅｒｇｙｌｏｓｓ，ａｎｄｅａｓｙｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｏｐｔｉｃｓ；ｌｉｇｈｔｓｐｏｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｔｏｔａｌｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｒａｙｔｒａｃｉ