本文章介紹渦旋光束的特性，渦旋相位板的基本原理。
渦旋光束的基本原理和實現方法簡述
與(yu) 平麵波和高斯波不同，渦旋光束的特點是光束相位在光束傳(chuan) 播方向上程螺旋上升，其相位分布在柱坐標係中可表達為(wei) ：
其中z沿光束傳(chuan) 播的方向，
和r分別為(wei) 坐標係的極徑和極角，
稱為(wei) 拓撲荷，旋渦光束的光場表達式為(wei) ：
上兩(liang) 式顯示光束在沿傳(chuan) 播方向上波前呈現螺旋狀，光束圍繞一個(ge) 奇點環繞一周相位改變
如圖1中所示。
圖1：
=1(左)和
=2(右)的光束波前示意圖
渦旋光束會(hui) 在其相位奇點處有暗點，光束能量分布呈現甜甜圈形狀，這種旋渦光束增加了軌道角動量，且隨著拓撲荷
的增大而增大，而且拓撲荷
越大，光束能量的環形分布就越強卻大，如圖2中所示。
圖2：不同拓撲荷
的渦旋光束光斑示意圖(a~E的
分別為(wei) 1、4、6、12、13)
通常生成旋渦光束的方法有：螺旋相位板法、空間光調製法、幾何模式轉換法、全息圖法等，一下對其進行簡單介紹。
螺旋相位板法：使光束通過具有螺旋相位分布的螺旋相位板，使其被賦予螺旋相位分布，依此方法生成渦旋光束；但因製作工藝的限製實際中使用的螺旋相位板的相位變化多為(wei) 階梯型，即階梯螺旋相位板而非平滑，如圖3和圖4所示。
圖3：階梯螺旋相位板的相位分布示意圖
圖4：理想相位分布和階梯相位分布的螺旋相位板相位分布示意圖
螺旋相位板的原理是改變通過其光的光程，並使其上的光程改變量呈螺旋分布，即可使光通過後相位螺旋分布而產(chan) 生渦旋光束，如圖5所示。
圖5：螺旋相位板生成渦旋光束示意圖
空間光調製法：該方法是通過空間光調製器的液晶麵控製反射光的相位分布，通過計算機向空間光調製器輸入一個(ge) 螺旋相位分布的全息圖，形成具有螺旋相位分布的全息光柵，光束經過該麵反射後即可生成渦旋光束。該方法與(yu) 螺旋相位板法原理非常相似，隻是實現方法不同，螺旋相位板的通過透射光程變化實現，空間光調製器是通過液晶反射控製相位，但都使光束被賦予螺旋相位。全息圖法也與(yu) 前兩(liang) 種相似，隻是通過全息片使光束被賦予螺旋相位產(chan) 生渦旋光束。
利用螺旋相位板法產(chan) 生渦旋光束能夠實現較高的效率轉換，並且能夠克服空間光調製器的缺點對高功率的激光束進行轉換。但一個(ge) 螺旋相位板隻能產(chan) 生一個(ge) 固定的拓撲荷的渦旋光束，而空間光調製器則更靈活，可根據需求調整。此外，加工技術上高質量的螺旋相位板加工困難，成本較高，但在国产成人在线观看免费网站中更為(wei) 緊湊方便。
相關(guan) 文獻：
[1]陳誌婷. 渦旋光束的特性研究. Diss. 燕山大學, 2013.
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