[发明专利]一种斜线压缩相位阶跃的涡旋光束掩模板的设计方法

摘要

一种斜线压缩相位阶跃的涡旋光束掩模板的设计方法，步骤如下：结合一个求余函数、一个平面波因子和二值径向截止因子，得到该涡旋光束掩模板的透过率函数T，通过选取不同参数值m、K与a1，带入所述的透过率函数T即可获得所述的斜线压缩相位阶跃的涡旋光束掩模板。通过该设计方法制作的掩模板可产生了斜线压缩相位阶跃的涡旋光束。这种斜线压缩相位阶跃的涡旋光束其奇点成螺旋形分布，且压缩斜线的斜率控制着奇点排布的螺旋度，提供了一种前所未有的新型光场模式分布，在微粒操纵领域具有重要的应用价值。

主权项

1.一种斜线压缩相位阶跃的涡旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：步骤一、结合一个求余函数、一个平面波因子和二值径向截止因子，得到该涡旋光束掩模板的透过率函数T，其透过率函数T表达式为：其中，(r,θ)为极坐标系变量；w为光束的束腰半径；m为所提出斜线压缩相位阶跃的涡旋光束的拓扑荷值；im2bw[exp(‑r2/w2)(2r2/w2)|m|/2]为将灰度矩阵exp(‑r2/w2)( 2r2 / w2)|m|/2转变为二值矩阵的函数，用以实现一个径向的截止，将入射光能量限制在一个与拓扑荷m有关的圆环上；ang(A)＝atan(Aimag/Areal)是对虚数A求角向函数，其中，Areal与Aimag分别是虚数A的实部与虚部；rem(θm,f)为求余函数，表示函数θm按位除以函数f得到的余数，其用以对相位实现斜线压缩；f是与斜线斜率有关的阶梯函数；2πx/d为闪耀光栅项，用以产生一个周期为d的平面波因子；所述的阶梯函数f，其表达式为：其中K是所使用斜线的斜率；aj是第j个相位阶跃的大小；bj为相邻两相位阶跃的间隔；K控制着所使用斜线的斜率，a1控制着斜线对相位阶跃压缩的程度；通过调控拓扑荷m可调控所提出斜线压缩相位阶跃的涡旋光束的相位梯度；K与a1满足2πK+(m‑K)a1/m≤2π；步骤二、通过选取不同参数值m、K与a1，带入所述的透过率函数T即可获得所述的斜线压缩相位阶跃的涡旋光束掩模板。