[发明专利]衍射光相位可控的二维达曼光栅

摘要

一种衍射光相位可控的二维达曼光栅，将一个周期分为许多相同的矩形单元，通过优化各个矩形单元的相位延迟来获得所需要的远场衍射光分布。特别的，所述单元的相位延迟是二值分布的，所述的衍射光相位可控的二维达曼光栅能使单色平面波在远场形成特定衍射级次的衍射光光强相等。本发明一方面可以大幅度提高衍射光的效率,另一方面还可以实现分束不同级次之间的二元相位控制，在相干通信和相干检测等领域具有重要的应用价值。

主权项

一种衍射光相位可控的二维达曼光栅，其特征在于构成是把每一个光栅周期分为N*M个矩形单元，其中N和M均为整数；光栅分束阵列定义为一个矩形的光束阵列分布，其中列方向的光束数目为该光栅在x方向上的分束比，行方向光束数目为该光栅在y方向上的分束比；当分束阵列为(2L+1)*(2K+1)时，所需的衍射级次的光强I(fl,fk)均相等，其中fl表示沿x轴方向上的衍射级次，fk表示沿y轴方向上的衍射级次，I(fl,fk)表示沿x轴衍射级次为fl同时沿y轴衍射级次为fk的光强，l的取值范围为[‑L,L]的整数，k的取值范围为[‑K,K]的整数；当分束阵列为(2L+1)*(2K)时，所需的衍射级次的光强I(fl,fk)均相等，l的取值范围为[‑L,L]的整数，k的取值范围为[‑2K+1,2K‑1]的奇数；当分束阵列为(2L)*(2K+1)时，所需的衍射级次的光强I(fl,fk)均相等，l的取值范围为[‑2L+1,2L‑1]的奇数，k的取值范围为[‑K,K]的整数；当分束阵列为(2L)*(2K)时，所需的衍射级次的光强I(fl,fk)均相等，l的取值范围为[‑2L+1,2L‑1]的奇数，k的取值范围为[‑2K+1,2K‑1]的奇数；所需的衍射级次的相位为0或π，该二维光栅两个方向上的周期均已归一化，一个周期的相位延迟A(n,m)的值采用全局优化算法进行编程优化算，其中(n,m)表示单元在该光栅周期中的坐标，n表示x轴上的坐标，m表示y轴上的坐标，n的取值范围为[1,N]的整数，m的取值范围为[1,M]的整数，每个单元的相位延迟A(n,m)的值二值化，为1或为exp(iθ)，当该单元值为1时表示该单元对入射光相位延迟为0，当该单元值为exp(iθ)时，该单元对入射光相位延迟为θ；远场衍射光的复振幅表达式为：T(fl,fk)=1NMΣn=1NΣm=1MA(n,m)·exp(j2πfln-1/2N)·exp(j2πfkm-1/2M)·sinc(flN)·sinc(fkM)]]>由此得出每个衍射级次的光强为：I(fl,fk)＝T(fl,fk)·T*(fl,fk)其中，T*(fl,fk)表示T(fl,fk)的复共轭；每个衍射级次的相位为：Φ(fl,fk)=arctan{Imag{T(fl,fk)}Real{T(fl,fk)}}]]>其中，Imag{.}表示取虚部，Real{.}表示取实部。