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《中国光学学会2006年学术大会论文摘要集》2006年
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二元多阶螺旋相位板的涡旋谱分析

国承山  韩玉晶  薛冬梅  张燕  
【摘要】:螺旋相位板(Spiral phase plate—SPP)是一种新型的衍射光学元件。由于利用SPP可以高效率地将入射高斯光束转换成具有特定拓扑荷参数的光学涡旋场,近年来SPP 不仅在光学微操纵、原子光学、量子信息处理等一些光学前沿研究领域得到重要应用,在传统的光学成像和图像处理领域也出现了一些新的应用实例。如,可以用SPP实现光学径向Hilbert变换,SPP可以作为一种新的相位滤波器实现相衬显微成像,SPP还可用于天文望远镜中实现超强光源附近若背景信号的探测等。本文中,我们对常用的二元多阶螺旋相位板(MLSPP)的输出涡旋特性进行了理论分析和计算机模拟研究,给出了MLSPP的涡旋谱定量分析结果,并对MLSPP的主涡旋纯度、主涡旋轨道角动量(OAM)和输出光场的总轨道角动量与相位台阶大小的关系进行了定量分析。附图给出了其中的一个定量分析结果。图中,曲线A、B、C分别给出了输出光场中主涡旋的OAM、输出光场的总OAM、输出光场中第二主涡旋的OAM与MLSPP的相位台阶取值的依赖关系。我们发现,对于阶数M一定的MLSPP,只有当相位台阶大小取某些特定值时, 输出光学涡旋的总轨道角动量或其中的主光学涡旋轨道角动量才能取最大值。这些分析结果为我们进一步设计和实现具有最佳输出参数的MLSPP提供了依据。

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