[发明专利]径向对数螺旋位相板

说明书

技术领域

本发明专利涉及产生位相奇点，光学旋涡和超几何合流空心光束的光学位相调制板。 

背景技术

具有螺旋位相波前和相位奇点的暗中空光束有着非常广泛的应用。它不仅可用于增大激光腔的模体积，光的光导，频率移动，角动量的改变，而且还可以作为在自聚焦介质中的暗孤子。涡旋光束所拥有的轨道角动量更可用于自由空间光通信的信息解码。特别是在光学操控领域极具优势，不仅因为暗中空光束可以捕获低折射率介质，也可以捕获高折射率介质，而且对生物活细胞的捕获损害较小。另外更重要的是光学旋涡所携带的轨道角动量可以旋转被捕获的微观粒子。一般涡旋光束的形成可以通过对激光束的调制来实现，。将被调制激光束通过具有下列位相调制函数的螺旋位相板就可以产生具有螺旋位相波前和相位奇点的暗中空光束。 

目前常见暗中空光束有拉盖尔-高斯光束和贝塞尔-高斯光束。但还没有产生合流超几何暗中空光束的器件或方法。 

发明内容

为了解决产生合流超几何暗中空光束的问题，本发明设计提供了一种径向对数螺旋位相板。它的位相调制函数为： 

(1) 

r₀，θ₀为位相调制板平面极坐标。n为拓扑荷。w₀为径向坐标放大因子或缩小因子。γ为径向对数放大因子或缩小因子。 

本发明专利采用的技术方案是：用Matlab对(1)式编程，在高像素模式下用不同参数w₀和γ，制作了几种不同拓扑阶数n的相位型光栅模式。例如附图1，n＝4，w₀＝1，γ＝1；附图2，n＝4，w₀＝1，γ＝4。这些光栅模式图是灰度图，我们把灰度图转换成bmp格式文件，通过胶片记录器(Agfa plus刻录机，4096像素×2732像素对应35mm×23mm型号胶片)直接刻录在照相用胶片上(Kodak Ektachrome Professional 100反转片)。胶片刻录完毕后，需要影印到全息干板上制成全息光栅。用电子曝光箱把全息干板(天津I型干板)覆盖在胶片上 对其进行曝光等操作，然后进行显影，停显，定影，冲洗，漂白等处理，最后得到几乎完全透明的相位型光栅。这种光栅兼有折射率调制和厚度调制，并以折射率调制为主，从而调制了入射光的光程和波前相位分布。 

本发明的有益效果是：与现有的螺旋位相板相比，径向对数螺旋位相板可以用于产生合流超几何光束。将拉盖尔-高斯光束入射径向对数螺旋位相板，经径向对数螺旋位相板衍射后即产生如下(2)式表示的合流超几何光束