[发明专利]一种涡旋数目可控的环形涡旋阵列掩模板的设计方法

权利要求书

1.一种涡旋数目可控的环形涡旋阵列掩模板的设计方法，其特征在于：

步骤一、将两个具有不同半径的完美涡旋光束掩模板叠加；叠加36％时生成环形涡旋阵列，其阵列涡旋数为|l₁-l₂|，每个暗核拓扑荷为1，其中，l₁、l₂分别指两完美涡旋的拓扑荷值；

步骤二、结合了两个螺旋相位因子E_v1、E_v2、两个锥透镜复透过率函数t_a1、t_a2，得到贝塞尔-高斯光束傅里叶变换表达式，再将贝塞尔-高斯光束傅里叶变换表达式根据傅里叶变换生成参数不同的两个完全同心的完美涡旋，即模拟电场表达式t_a1E_v1+t_a2E_v2；

步骤三、根据计算全息技术，使模拟电场表达式t_a1E_v1+t_a2E_v2与平面波复振幅E_p干涉后，求模取平方得到干涉光强图，该干涉光强图即为涡旋数目可控的环形涡旋阵列掩模板t：

所述的涡旋数目可控的环形涡旋阵列掩模板t的表达式为

t＝|t_a1E_v1+t_a2E_v2+E_p|²

其中，t_a1、t_a2为参数不同的两个锥透镜透过率函数；E_v1、E_v2为拓扑荷不同的螺旋相位因子；E_p为平面波因子电场表达式。

2.如权利要求1所述的一种涡旋数目可控的环形涡旋阵列掩模板的设计方法，其特征在于：所述的两个具有不同半径的完美涡旋光束掩模板叠加方法为，调节两个锥透镜的锥角。

3.如权利要求1所述的一种涡旋数目可控的环形涡旋阵列掩模板的设计方法，其特征在于：所述的锥透镜复透过率函数t_a1、t_a2表达式为

式中，m＝1、2为编号；r为极坐标径向变量；n为锥透镜材料折射率；为两锥透镜的锥角，即锥透镜锥面与底平面的夹角，满足k为波矢；R为锥透镜光瞳半径。

4.如权利要求1所述的一种涡旋数目可控的环形涡旋阵列掩模板的设计方法，其特征在于：所述的螺旋相位因子E_v1、E_v2的表达式为

E_vm(θ)＝exp(il_mθ)

其中，m＝1、2为编号,θ为极坐标系角向变量；l_m为两螺旋相位因子的拓扑荷，满足l₁≠l₂，i为虚数单位。

5.如权利要求1所述的一种涡旋数目可控的环形涡旋阵列掩模板的设计方法，其特征在于：所述的平面波复振幅E_p的电场表示为

E_p＝E₀exp(-ikz)

其中，E₀为振幅常数，i为虚数单位，k为波矢，z为传播距离。