贝塞尔光束具有十分显着的大景深和自愈特性，已大范围的运用于量子羁绊、水下3D成像、光学微操作、显微镜等范畴。可是，传统发生贝塞尔光束的办法（例如圆形狭缝和透镜、圆锥棱镜、空间光调制器（SLM）等），因为运用了体积十分巨大的光学元件，使体系粗笨而杂乱，阻止了贝塞尔光束在实践中的运用。

  最近，现已提出的几个紧凑体系，如运用光子集成回路（PIC）、超外表、集成波导和3D打印光纤等办法生成贝塞尔光束。可是，上述技能发生的贝塞尔光束传达间隔短，严峻约束了贝塞尔光束在长传达间隔场景中的运用。

  来自吉林大学电子科学与工程学院，集成光电子学国家重点试验室、鹏城国家试验室的宋俊峰教授领导的研讨小组，提出了一种根据绝缘体上硅（SOI）工艺的圆周散布光栅阵列光子芯片结构，以发生长传达间隔的贝塞尔高斯光束（BGb）。激光波长在1500nm至1630nm范围内均可发射出具有第一类贝塞尔函数强度散布的激光光束，在没有一点光学元件的情况下，他们在试验室丈量到10.24 m。终究，他们将这种光子芯片运用于旋转方针的旋转速度和间隔的丈量。

  他们总结了集成硅光子芯片发生长间隔贝塞尔-高斯光束的原理：“贝塞尔高斯光束能够终究靠系列光栅光束的叠加来取得。每个光栅光束能够近似为高斯光束，因为各高斯光束之间的相干性，和圆周散布的对称性，使其在交叠区内形成了贝塞尔高斯光束。高斯光束的发射角和发散角决议了交叠区地点空间方位，理论上，交叠区能够到无穷远。”

  “接下来，为了发生长间隔BGb，波导结构需要被精心设计，特别是光栅阵列宽度和光栅周期。为此，我们进行了很多的模仿作业，终究确认了它们的尺度。如图1所示，在SOI上集成了64个光栅阵列，整个环形结构的直径为870μm，用130nm制程的CMOS工艺制作。”

  图1：集成芯片式贝塞尔高斯光束发生器.a 集成硅光子芯片的光学显微图，左下角子图是作业状态下芯片外表近场图画. b 光子芯片部分光栅阵列的扩大图，扫描电子显微镜下光栅阵列图及光栅尺度示意图. c 仿真的光栅阵列远场图. d 间隔芯片外表5.91m处丈量到的贝塞尔高斯光束概括. e 5.91m处贝塞尔高斯光束的一维截线概括。

  “旋转是自然界中的一种常见的现象，丈量旋转速度的办法关于提醒物质特性、精细丈量和剖析天体组成至关重要。贝塞尔高斯光束由两个转向相反的1阶涡旋光束组成，贝塞尔高斯光束的偏振特性如图2所示。

  图2：集成光子芯片发生的贝塞尔高斯光束的偏振特性。a 理论上远场的光束强度散布, b - e 理论上不同偏振状态下的强度散布. f 芯片外表2.2 m处丈量的光场强度散布, g - j 芯片外表2.2 m处丈量的通过不同视点偏振片的光场强度散布。

  运用涡旋光束的旋转多普勒效应勘探了旋转物体的旋转速度（如图3所示），并运用相位测距原理丈量了物体间隔。这能够为高精度丈量物体旋转速度和间隔信息供给集成化的解决方案。”

  图3：运用硅光子芯片生成的贝塞尔高斯光束丈量旋转物体的旋转速度的试验设备示意图及试验成果。a 试验设备图. b 不同旋转速度下(75 r/s - 100 r/s)的丈量成果. c 速度分辨率测验，在99.7 r/s到100 r/s范围内等距离丈量十个速度,关于b,c赤色的点是丈量数据，蓝色的线是理论数据。

  “因为所报导的集成光芯片尺度不到1平方毫米，在大规模生产中，单个芯片的本钱将降低到50美分以下。这种低本钱，高质量，长间隔的BGb发射器是未来贝塞尔光束在大规模，小型化，高安稳运用场景中的要害”他们弥补道。

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