[发明专利]一种基于稳相法构建椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束的方法

权利要求书

1.一种基于振幅型空间光调制器的振幅调制和相位掩膜板相位调制产生椭圆螺旋马蒂厄涡旋(elliptic helical Mathieu optical vortices)光束的方法。其特征在于通过振幅型空间光调制加载能产生椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束的振幅图，将相位掩膜板紧贴空间光调制器的出射面，入射的平行光经振幅调制，光束具有角向马蒂厄函数分布，再经过相位掩膜板进行相位调制，光束经菲涅尔衍射后，精确产生椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束。

2.根据权利要求1所述的基于空间光调制器振幅调制和相位掩膜板相位调制产生椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

(1)基于角向马蒂厄函数的定义，计算同类型同阶次奇、偶型角向马蒂厄函数的数组，通过叠加奇型角向马蒂厄函数的数组和偶型角向马蒂厄函数的数组与奇数单位i的乘积，即获得能够产生椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束的椭圆螺旋马蒂厄涡旋复数组。利用椭圆螺旋马蒂厄涡旋复数组，构造能够产生椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束的振幅分布，以及径向-螺旋(radial-helical)相位分布。

(2)将能够产生椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束的振幅分布图加载到振幅型空间光调制器；

(3)将具有椭圆螺旋马蒂厄涡旋函数分布的径向-螺旋(radial-helical)相位分布灰度图，利用激光直写系统将径向-螺旋相位分布灰度图加工为相位掩膜板；

(4)将相位掩膜板紧贴空间光调制器的后方放置，相位掩膜板和空间光调制器要对准；

(5)激光束经准直、扩束，成为一束平行光，入射在加载振幅分布图的空间光调制器，进行振幅调制；

(6)经过振幅调制后，光束再经过相位掩膜板调制相位；在相位掩膜板后适当距离处，利用CCD科学相机记录产生的椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束。

3.根据权利要求1所述的基于振幅型空间光调制器和相位掩膜板两种调制元件，分别进行振幅和径向-螺旋相位调制产生椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束的方法，其特征在于：该方法可以自由调控任意类型、任意阶次、任意椭圆参数的角向螺旋马蒂厄函数分布，制作与振幅阶次匹配的径向-螺旋相位胶片，实现精确地产生任意类型、任意阶次、任意椭圆参数的椭圆螺旋马蒂厄涡旋光束。