[发明专利]一种二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法及产生装置

权利要求书

1.一种二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)确定二维腔体的几何形状、轨道角动量的目标阶数、波源的位置和工作频率；

(2)设置腔体的反射边界和自由边界；

(3)计算整个边界所需要的连续相位分布；

(4)根据波源与腔体的位置关系，补偿由于传播距离差异而引入的相位延迟。

2.根据权利要求1所述的二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法，其特征在于边界具有如下相位分布：

其中，(r，θ)为腔体所在的极坐标系，θ’为自由边界所对应的圆心角，m和k分别对应轨道角动量的拓扑荷数和波矢，为m阶贝塞尔函数一阶导数的零值点。

3.根据权利要求1所述的二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法，其特征在于所述波源为声源或光源。

4.根据权利要求1所述的二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法，其特征在于还包括在目标工作频段和所需几何尺度下设计亚波长微结构功能单元。

5.根据权利要求1所述的二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法，其特征在于所述反射边界采用高声阻抗材料制成。

6.一种二维波动体系内轨道角动量的产生装置，其特征在于：所述装置为二维扇形腔体，包括一半圆弧单元和两条正交的直线单元，所述半圆弧单元作为反射边界，直线单元作为自由边界；每个直线单元包括连续排列的多亥姆霍兹谐振腔-直管耦合共振微结构子单元，其结构参数为子单元厚度W＝0.5λ₀，宽度H＝0.335λ₀，谐振腔管口的宽度d＝0.025λ₀，固体支撑材料的厚度t＝0.015λ₀，λ₀是声波在工作频率下的对应波长。

7.根据权利要求6所述的二维波动体系内轨道角动量的产生装置，其特征在于：多亥姆霍兹谐振腔-直管耦合共振微结构的厚度为1/2λ₀。

8.根据权利要求6所述的二维波动体系内轨道角动量的产生装置，其特征在于：多亥姆霍兹谐振腔-直管耦合共振微结构子单元的个数为20个。