基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统及方法与流程

技术特征：
1.基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统，其特征在于，包括：激光器，用于产生激光；第一计算机，用于将扭曲部分相干光束分解为含权的正交完备的本征基模的叠加形式；并根据扭曲部分相干光分解的本征基模叠加形式、要产生的扭曲部分相干光的具体参数大小以及精确度的要求来确定所需要的本征基模的模式及其权重大小；并加载包含各个本征基模的动态全息图至空间光调制器；空间光调制器，用于接收激光并对激光进行调制，得到动态扭曲部分相干光。2.如权利要求1所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统，其特征在于，还包括振幅过滤系统，用于对从所述空间光调制器出射的动态扭曲部分相干光进行过滤，只保留第一衍射级。3.如权利要求2所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统，其特征在于，所述振幅过滤系统为4f系统，包括依次设置的第一透镜、光阑和第二透镜，从所述空间光调制器出射的动态扭曲部分相干光依次经过所述第一透镜、光阑和第二透镜。4.如权利要求1所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统，其特征在于，在所述动态全息图中，各个本征基模的单个全息图按序排列，且显示时间与对应的权重成比例，所需要的本征基模及对应的权重比根据要产生的扭曲部分相干光的具体参数来确定。5.如权利要求1所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统，其特征在于，还包括电荷耦合元件ccd和第二计算机，所述电荷耦合元件ccd和第二计算机连接，所述电荷耦合元件ccd用于接收所述动态扭曲部分相干光，所述第二计算机用于计算并验证所述动态扭曲部分相干光是否与理论一致。6.如权利要求1所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统，其特征在于，还包括扩束镜，设置于所述激光器和空间光调制器之间，用于将所述激光器产生的激光变成扩束准直光。7.如权利要求6所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统，其特征在于，还包括反射平面镜，所述反射平面镜设置于所述激光器和扩束镜之间，用于加长光路。8.基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的方法，应用于如权利要求1-7任一所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统，其特征在于，包括以下步骤：s1、所述第一计算机将扭曲部分相干光束分解为含权的正交完备的本征基模的叠加形式；s2、所述第一计算机根据扭曲部分相干光分解的本征基模叠加形式、要产生的扭曲部分相干光的具体参数大小以及精确度的要求来确定所需要的本征基模的模式及其权重大小；s2、所述空间光调制器接收所述激光器产生的激光，所述第一计算机加载包含各个本征基模的动态全息图至空间光调制器，利用所述空间光调制器对激光进行调制，得到动态扭曲部分相干光。9.如权利要求8所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的方法，其特征在于，步骤s1包括：s11、根据模式分解理论以及交叉谱密度函数构建方法，任意满足非负正定性的光束的
交叉谱密度可以表示为非负权重函数λ(ν)和模式函数φ(ρ,ν)对参量ν的积分形式：w(ρ,ρ
′
)＝∫λ(ν)φ
*
(ρ,ν)φ(ρ
′
,ν)d2v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)s12、将λ(ν)视为一组由带有正系数的狄拉克函数组成，即：将式(2)的连续积分形式表示为模式的离散叠加形式：其中，n代表模式的阶数，φ(ρ,ν
n
)是模式函数，λ(ν
n
)是对应的权重函数；s13、将扭曲部分相干光的交叉谱密度表示为：w(ρ,ρ
′
)＝aexp[f(σ,δ,ρ,ρ
′
)-ikμ(ρ
×
ρ
′
)
⊥
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，σ、δ和μ分别表示束腰宽度、相干长度和扭曲因子，f(σ,δ,ρ,ρ
′
)表示对应扭曲部分相干光的具体关联结构；s14、当f(σ,δ,ρ,ρ
′
)确定时，结合式(3)和式(4)，确定满足正交完备性的模式函数φ(ρ,ν
n
)及其权重函数λ(ν
n
)的具体形式，将对应的扭曲部分相干光进行本征模式分解，表示为：10.如权利要求9所述的基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的方法，其特征在于，步骤s2包括：s21、给定一个模式范围；s22、在给定的范围中根据式(5)中确定的权重函数计算各本征基模的权重值，同时进行归一化得到归一化权重值分布，按从大到小的顺序排列作为选取模式的优先级；s23、根据精度要求确定一个归一化权重值的标准，与上一步确定的优先级结合，选取归一化权重值在该标准上的本征基模，由此确定具体需要的本征基模及其权重。

技术总结
本发明公开了一种基于模式分解快速产生动态扭曲部分相干光的系统及方法，该系统包括：激光器，用于产生激光；第一计算机，用于将扭曲部分相干光束分解为含权的正交完备的本征基模的叠加形式；并根据扭曲部分相干光分解的本征基模叠加形式、要产生的扭曲部分相干光的具体参数大小以及精确度的要求来确定所需要的本征基模的模式及其权重大小；并加载包含各个本征基模的动态全息图至空间光调制器；空间光调制器，用于接收激光并对激光进行调制，得到动态扭曲部分相干光。本发明需要的模式数少，产生光束耗时更短；只需要更改加载在空间光调制器中的全息图即可实现扭曲部分相干光束的动态调控；模式之间相互正交，不会产生额外的交叉项。外的交叉项。外的交叉项。


技术研发人员：霍锦月 张越 夏玉宁 王海云 刘琳 王飞 蔡阳健
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2021.10.14
技术公布日：2022/1/28