[发明专利]一种半径可调的手性椭圆螺旋光束掩模板的设计方法

摘要

本发明公开了一种半径可调的手性椭圆螺旋光束掩模板的设计方法，结合两个椭圆轨迹上平移方向相反的角向平移因子tv、两个径向平移因子ta以及一个横向平移因子tp，同时结合一个椭圆形光阑circ(r)，得到半径可调的手性椭圆螺旋光束掩模板的复透过率函数t的具体表达式：t＝circ(r)(tatv+conj(tatv)+tp)，基于该复透过率函数所描述的掩模板即为所述的手性椭圆螺旋光束掩模板；对径向平移因子与角向平移因子取复共轭后可得到相反方向的径向平移因子与角向平移因子；使用这四个平移因子对入射的高斯光束进行混合调制，在掩模板远场即可得到半径可调的手性椭圆螺旋光束；本发明所设计的掩模板可以实现在该掩模板的远场产生半径可调的手性椭圆螺旋光束。

主权项

1.一种半径可调的手性椭圆螺旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：

结合两个椭圆轨迹上平移方向相反的角向平移因子t_v、两个径向平移因子t_a以及一个横向平移因子t_p，同时结合一个椭圆形光阑circ(r)，得到半径可调的手性椭圆螺旋光束掩模板的复透过率函数t的具体表达式：

t＝circ(r)(t_at_v+conj(t_at_v)+t_p)

基于该复透过率函数所描述的掩模板即为所述的手性椭圆螺旋光束掩模板，其中，复透过率函数t建立在一个椭圆坐标系(r,θ)中，其与直角坐标系(x,y)的变换关系定义为Mx＝rcos(θ)，My＝rsin(θ)，M为一个常数；conj(.)表示对矩阵按位取复共轭函数；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；

所述的径向平移因子(t_a)表达式为：

t_a(r)＝exp(‑iar)

式中，a为径向平移参数，i为虚数单位，径向平移参数能够使入射到该掩模板的高斯光束在远场形成一个环；

所述的角向平移因子(t_v)表达式为：

t_v(θ)＝exp(ibθ)

其中，b为角向平移参数；对径向平移因子与角向平移因子取复共轭后可得到相反方向的径向平移因子与角向平移因子；使用所述四个平移因子对入射的高斯光束进行混合调制，在掩模板远场能够得到半径可调的手性椭圆螺旋光束；

其中，径向平移因子用以控制螺旋光瓣所在椭圆的大小，角向平移因子用以控制螺旋光瓣数；

所述的横向平移因子表示为：

t_p＝exp(‑icx)

其中c为横向平移参数；横向平移因子用于将掩模板调制的光束与掩模板直接反射的光束分离开。

2.根据权利要求1所述的一种半径可调的手性椭圆螺旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：径向平移参数a分别取6和12两个值，角向平移参数b分别取±1和±5。

3.根据权利要求1所述的一种半径可调的手性椭圆螺旋光束掩模板的设计方法，其特征在于：M＝2。