[發明專利]多螺旋相位掩模板、多螺旋光束的生成方法和光調制器

有效

• 申請號: 202210969797.0
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115236787B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 胡俊濤;錢義先
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02B27/09;G02B27/28
• 代理公司: 杭州合信專利代理事務所(普通合伙) 33337
• 代理人: 黃平英

本申請涉及一種多螺旋相位掩模板、多螺旋光束的生成方法和光調制器，其中該多螺旋相位掩模板用于形成多螺旋光束，所述多螺旋相位掩模板結合了多螺旋光場和閃耀光柵；所述多螺旋相位掩模板的復透過率函數tsubgt;m/subgt;為：tsubgt;m/subgt;＝exp[i·(angle(Esubgt;m/subgt;)+P)]其中，Esubgt;m/subgt;為所述多螺旋光場，P為所述閃耀光柵的相位表達式，angle(·)為對所述多螺旋光場求相位的函數。通過本申請，解決了相關技術中存在的只是實現了單個螺旋光束對微粒的操縱，其模式比較單一，無法應對特殊場合的應用需求的問題，實現了一種光瓣數量及方向可自由調控的多螺旋光束掩模板，這將為微粒操縱領域提供潛在的應用，尤其適用于細胞的傳輸與引導。

技術領域

本申請涉及激光微操縱領域，特別是涉及一種多螺旋相位掩模板、多螺旋光束的生成方法和光調制器。

背景技術

隨著激光技術的不斷發展，渦旋光束成為了一大研究熱點，光學渦旋的一個非常引人注目的特征是在相位奇點位置的消失場導致一個甜甜圈或環形的強度截面。1992年Allen等人證明渦旋光束攜帶的軌道角動量，其中l是拓撲荷值，具體請參見Allen等人的文章“Management?of?the?angular?momentum?of?light:preparation?of?photons?inmultidimensional?vector?states?of?angular?momentum(光的角動量的管理：角動量的多維矢量態中光子的制備)”，Physical?Review?A,1992,45(11):8185-8189，為利用軌道角動量對微粒進行操作提供了基礎。

對渦旋光束的調控可以產生出多種多樣的空間結構光場，這些新型光場表現出了一系列新穎的物理效應及現象，在靈巧光操控、特殊微結構加工等領域有著廣泛的用途。2005年Carlo?Amadeo?Alonzo等人利用徑向相位和角向相位的依賴性，生成了整體不連續的螺旋形態相位分布，從而實現了一種螺旋形光束，具體請參見Carlo?Amadeo?Alonzo等人的文章“Helico-conical?optical?beams:aproduct?of?helical?and?conical?phasefronts(螺旋圓錐光束:螺旋和圓錐相位波前的產物)”，Optics?Express,2005,13(5):1749-1760。2014年趙建林等人通過對相位梯度因子進行調控，提出了一種螺旋形的冪指數相位型渦旋光束，具體請參見趙建林等人的文章“Spiral?autofocusing?Airy?beamscarrying?power-exponent-phase?vortices(攜帶冪指數相位渦旋的螺旋自動聚焦艾里光束)”，Optics?Express,2014,22(7):7598-7606。2020年，Tian?Xia等人利用特殊參數產生了一種開口可調節螺旋光束，并對硅膠微球進行了捕捉和操縱，具體請參見Tian?Xia等人的文章“A?spiral-like?curve?with?an?adjustable?opening?generated?by?amodifiedhelico-conical?beam(由改進的螺旋錐形光束產生的具有可調開口的螺旋狀曲線)”，Optics?Communications,2020,458:124824。

雖然利用上述方法產生的螺旋光場具有豐富的空間模式分布，但是只是實現了單個螺旋光束對微粒的操縱，其模式比較單一，無法應對特殊場合的應用需求。在微粒操縱領域，還需要一種光瓣數量及方向可自由調控的多螺旋光束。

針對相關技術中存在的只是實現了單個螺旋光束對微粒的操縱的問題，目前還沒有提出有效的解決方案。

發明內容

在本實施例中提供了一種多螺旋相位掩模板及多螺旋光束的生成方法，以解決相關技術中只是實現了單個螺旋光束對微粒的操縱，其模式比較單一，無法應對特殊場合的應用需求的問題。

第一個方面，在本實施例中提供了一種多螺旋相位掩模板，用于形成多螺旋光束，所述多螺旋相位掩模板結合了多螺旋光場和閃耀光柵；