[发明专利]一种多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板的设计方法

权利要求书

1.一种多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将两个椭圆坐标系下拓扑荷不同的整数阶的螺旋相位因子E_v1、E_v2相结合，得到E_v1+E_v2，对E_v1+E_v2求相位，得到angle(E_v1+E_v2)；

步骤二、得到多缺口椭圆完美涡旋的螺旋相位因子E_v，E_v的表达式为：

E_v＝exp[i·angle(E_v1+E_v2)]

其中，angle(.)表示对复数求相位的函数；

将螺旋相位因子E_v与椭圆锥透镜复透过率函数t_a相结合，得到光电场表达式t_aE_v；

步骤三、根据计算全息技术，使光电场表达式t_aE_v与平面波E_p干涉后，求模取平方，得到干涉光强图，该干涉光强图即为多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板掩模板t。

2.根据权利要求1所述的一种多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：掩模板t的复透过率函数表达式：

t＝circ(r)|t_aexp[i·angle(E_v1+E_v2)]+E_p|²

其中，r为椭圆坐标系径向变量，其与笛卡尔坐标系(x,y)的变换关系为Mx＝rcos(θ)，My＝rsin(θ)，θ为椭圆坐标系的角向参数，M为一个常数；circ(r)描述了一个椭圆形光阑，其表达式为：

用来作为限制该掩模板的边界条件。

3.根据权利要求1所述的一种多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：螺旋相位因子E_v1和螺旋相位因子E_v2的表达式分别为：

E_v1(θ)＝exp(ilθ)

E_v2(θ)＝exp[i(l+m)θ]

其中，l为螺旋相位因子E_v1的拓扑荷；l+m为螺旋相位因子E_v2的拓扑荷；上述参数l与m均取整数，i为虚数单位；E_v的拓扑荷数为(2l+m)/2，m为缺口数。

4.根据权利要求1所述的一种多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：椭圆锥透镜透过率函数t_a表达式为：

式中，a为椭圆锥透镜参数，R为椭圆形锥透镜光瞳半径，r为椭圆坐标系径向变量。

5.根据权利要求2所述的一种多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：平面波因子电场E_p的表达式为：

E_p＝E₀exp(-ikz)

其中i为虚数单位，k为波矢，z为传播距离。

6.根据权利要求1所述的一种多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：螺旋相位因子E_v1拓扑荷参数选取l＝1，缺口数m依次以1为间隔从1取到5。

7.根据权利要求1所述的一种多缺口椭圆完美涡旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：椭圆锥透镜参数a取12。