[发明专利]一种可多自由度任意调控的完美涡旋光束阵列生成方法与系统

权利要求书

1.一种可多自由度任意调控生成完美涡旋光束阵列的光栅，其特征在于：

(1)透过率函数可傅里叶展开为：

其中(x,y)为光栅所在平面的直角坐标，p、q为x、y方向的衍射级次，(γ_x,γ_y)为光栅在对应方向的空间角频率，b_p,q为(p,q)衍射级次处的傅里叶系数，它被设计为特定的复振幅分布，通过叠加不同的b_p,q、选定不同的(p,q)和(γ_x,γ_y)构成光栅透过率函数，进而生成完美涡旋光束阵列；

(2)傅里叶系数b_p,q是参数α、R、m的函数，其中α为尺度因子，R为半径因子，m为角量子数；

(3)傅里叶系数b_p,q的内在参数α、R、m可以控制对应完美涡旋光束基元的束腰半径和角量子数；

(4)通过(p,q)和(γ_x,γ_y)共同作用，可控制不同完美涡旋光束基元的空间位置；

(5)通过对光栅所在平面直角坐标系引入缩放因子s,即：

其中(r,θ)为该直角坐标系对应的极坐标系，可在频谱面获得椭圆度可调的完美涡旋光束阵列，当缩放因子0s≤1时，离心率当缩放因子s1时，离心率

2.一种基于权利要求1所述光栅的可多自由度任意调控的完美涡旋光束阵列生成方法，其中，通过对光栅参量α、R、m、s、(p,q)和(γ_x,γ_y)进行合适的取值，得到对应的相位光栅，能够实现对角量子数分布、空间位置、横模环数、束腰椭圆度、束腰半径的多自由度任意调控。

3.一种基于权利要求1所述光栅的可多自由度任意调控的完美涡旋光束阵列生成系统，具备激光器、可多自由度任意调控生成完美涡旋光束阵列的光栅和透镜，其中：

所述激光器用于产生基模高斯光束；

所述可多自由度任意调控生成完美涡旋光束阵列的光栅，用于调控基模高斯光束，获得调制光场；

所述透镜置于可多自由度任意调控生成完美涡旋光束阵列的光栅后方的激光光路中，用于对光场做傅里叶变换，生成完美涡旋光束阵列。