[发明专利]一种基于空间频谱滤波的模式转换中频谱模场半径匹配方法

权利要求书

1.一种基于空间频谱滤波的模式转换中频谱模场半径匹配方法，其特征在于包括以下内容：

模式转换系统的频谱模场半径匹配方法以及两个透镜的焦距设置；

模式转换系统中的模式传递函数的理论推导和空间光调制器设置；

模式转换系统中的仿真结果和结论。

2.根据权利要求1所述的基于空间频谱滤波的模式转换中频谱模场半径匹配方法，其特征在于频谱模场半径匹配方法以及两个透镜的焦距设置；本方法首先从空间域、空间频率域和变换平面空间域分析了待转换模式和目标模式的模场分布特征；待转换模式LP_p,q在空间域和变换平面空间域的模场分布分别为式(1)和式(2):

ui,p,q(ri,θi)=Ci·(riωi)p·Lq-1p(ri2ωi2)·exp(-ri22ωi2)·cos(pθi)sin(pθi),---(1)]]>

ufi,p,q(rf,θf)=C2ξpLq-1p(ξ2)e-ξ2/2cos(pθf)sin(pθf),---(2)]]>

ξ=kωid1rf,---(3)]]>

C₂＝2π(-1)^p+q-1j^pC_iω_i²,     (4)

目标模式LP_m,n在空间域和变换平面空间域的模场分布分别为式(5)和式(6):

uo,m,n(ro,θo)=Co·(roωo)m·Ln-1m(ro2ωo2)·exp(-ro22ωo2)·cos(mθo)sin(mθo),---(5)]]>

ufo,m,n(rf,θf)=C3ηmLn-1m(η2)e-η2/2cos(mθf)sin(mθf),---(6)]]>

η=kωod2rf,---(7)]]>

C₃＝2π(-1)^n-1j^mC_oω_o²,     (8)

进而通过变换平面空间域的模场束腰半径自适应不同模式模场半径;待转换模式LP_p,q和目标模式LP_m,n的模场束腰半径分别为式(9)和式(10):

ωf3,pq=p+2q-1d2/(kωo),---(9)]]>

ωf2,mn=m+2n-1d1/(kωi),---(10)]]>

从而得到变换平面空间域模场分布匹配原理，提出了变换平面空间域的模场束腰半径与不同模式的模场分布间的匹配条件及待转换模式和目标模式的模场半径匹配解析方法;式(9)和式(10)分别对应待转换模式和目标模式的频谱带宽，可以直观地看出这两个束腰半径相等是频谱带宽匹配的方法;由此得到两个透镜焦距d₁和d₂的关系:

d2=m+2n-1p+2q-1·ωoωi·d1.---(11)]]>