[发明专利]一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及粒子捕获系统及光学技术领域，具体涉及一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线。

背景技术

涡旋光场作为一种特殊的光场，在物理、化学及生物学研究领域具有重要的作用，由于它对粒子的捕获具有无损伤的特点，并且具有较大的捕获效率，因此光学涡旋越来越受到重视。由于其所具有的特殊波前结构和确定轨道角动量，近几年来，被广泛的研究，越来越受到科学界的重视，目前已经迅速发展成为光学领域中一支充满活力的研究分支。现在已经在光学微操纵、原子光学、生物医学、非线性光学、光学信息传输等领域得到了广泛的应用。随着研究的深入，它的重要性也将被更多的人所接受，也将会应用到更多领域。

常用的有两种产生涡旋光束的方法Bessel光束产生方法和螺旋相位板产生方法。Bessel光束产生方法的缺点在于要产生高阶Bessel模式的光束还要具备有相应的LG^l_p模式的入射光，在实际操作中不能够灵活掌握；除此以外，实验对锥形透镜的要求也比较高，并且它的加工制备也比较困难。在用螺旋相位板产生涡旋光束时候，如果入射波长没有被预先设计好的话,螺旋相位板将会产生m为非整数值的光束,并且此光带具有相当复杂的光学涡旋拓扑荷，为产生涡旋光束带来困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线，用于粒子捕获，所述的天线包括：介质基板、印制在所述的介质基板上表面的圆形阵列天线和微带馈电网络、印制在所述的介质基板下表面的地板；

所述的圆形阵列天线由八个形状大小相同的切角贴片天线组成，分别为第一切角贴片天线1、第二切角贴片天线2、第三切角贴片天线3、第四切角贴片天线4、第五切角贴片天线5、第六切角贴片天线6、第七切角贴片天线7、第八切角贴片天线8，上述八个切角贴片天线在同一水平面上呈圆形均匀分布；每个切角贴片天线都是大小相同的正方形，每个正方形靠近圆心的一侧开有一个凹槽，凹槽的中心位置设置有一个馈电端口，每个正方形的两个相对的顶角分别有两个大小相同的切角；

所述的微带馈电网络包括一个输入端口，八个输出端口以及八条馈电线，八个输出端口分别对应与不同的切角贴片天线的馈电端口连接。

进一步地，所述的八条馈电线的长度不同宽度相同，使第一切角贴片天线1到第八切角贴片天线8的激励相位以45°递增，使得每两个相邻单元的激励相位均相差45°。

进一步地，所述的微带馈电网络的输入端口为同轴线馈电。

进一步地，所述的切角均为等腰三角形。

进一步地，所述的圆形阵列天线的每个切角贴片天线中心切去一个的圆形结构。

进一步地，每个切角贴片天线的馈电端口均指向圆心。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明公开的一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线，采用由八个相同单元组成的圆形阵列形式，能在较宽的频段内实现S参数的匹配。

(2)本发明公开的一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线，采用微带馈电网络使每两个相邻端口激励相位相差45°，从而产生涡旋光束。

(3)本发明公开的一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线，采用的第一切角贴片天线1和第三切角贴片天线3，第二切角贴片天线2和第四切角贴片天线4，第三切角贴片天线3和第五切角贴片天线5，第四切角贴片天线4和第六切角贴片天线6，第五切角贴片天线5和第七切角贴片天线7，第六切角贴片天线6和第八切角贴片天线8，第七切角贴片天线7和第一切角贴片天线1，第八切角贴片天线8和第二切角贴片天线2成正交结构分布，大大加宽了圆极化频段带宽。

附图说明

图1是本发明公开的一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线的结构图；

图2是图1中的第一切角贴片天线1的结构图；

图3是本发明公开的一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线的S11曲线图；

图4是本发明公开的一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线的Axial Ratio曲线图；

图5是本发明公开的一种新型产生双模光学涡旋光束圆极化阵列天线的OAM仿真图。

具体实施方式