[發明專利]一種幾何相位元件、及其設計方法和矢量光場產生裝置有效
| 申請號： | 202211000739.3 | 申請日： | 2022-08-19 |
| 公開（公告）號： | CN115390239B | 公開（公告）日： | 2023-03-28 |
| 發明（設計）人： | 朱智涵;李春宇;于丙石;陳鵬;陸延青 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱理工大學 |
| 主分類號： | G02B27/00 | 分類號： | G02B27/00;G02B5/30;G02B27/28;G02B27/09 |
| 代理公司： | 哈爾濱市航友知識產權代理事務所(普通合伙) 23216 | 代理人： | 李紅爽 |
| 地址： | 150080 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 幾何 相位 元件 及其 設計 方法 矢量 產生 裝置 | ||
1.一種幾何相位元件設計方法，其特征在于，所述方法包括步驟：
從目標光場的空間復振幅中提取相位空間二維分布信息及振幅空間二維分布信息；
在所提取的所述相位空間二維分布信息上疊加閃耀光柵相位結構獲得相位掩膜版；
將所提取的所述振幅空間二維分布信息轉譯為光柵衍射效率分布；
將所述光柵衍射效率分布疊加到所述相位掩膜版上得到復振幅掩膜版；
將所述復振幅掩膜版作為目標幾何相位空間分布轉譯為幾何相位元件的光軸取向的二維空間分布；
將所提取的所述振幅空間二維分布信息轉譯為光柵衍射效率分布包括：
將所述目標光場的相位分布函數φ(x,y)作為正一級衍射光場目標相位分布；
根據所述目標光場的振幅分布函數A(x,y)計算閃耀光柵相位深度分布函數M(x,y)∈[0,1]，即
其中，Ain(x,y)為入射待調控光場空間振幅分布；
將所述閃耀光柵相位深度分布函數M(x,y)疊加到閃耀光柵結構中獲得在正一級衍射方向產生目標光場所需的幾何相位空間分布α(x,y)，及在負一級衍射方向產生目標光場所需的幾何相位空間分布α*(x,y)；
在所提取的所述相位空間二維分布信息上疊加閃耀光柵相位結構獲得相位掩膜版分布包括：
根據二分一波片對圓偏振態操作的瓊斯矩陣得到所述幾何相位元件的光軸取向空間分布函數：
2.根據權利要求1所述的幾何相位元件設計方法，其特征在于：正一級衍射對應的所述幾何相位空間分布α(x,y)與負一級衍射對應的所述幾何相位空間分布α*(x,y)為共軛函數。
3.根據權利要求1所述的幾何相位元件設計方法，其特征在于：目標光場為拉蓋爾-高斯光束LG1±4模式。
4.一種幾何相位元件，其特征在于，包括多個微元組成的微元陣列，所述微元陣列中各微元的光軸取向按照如權利要求1-3中任一項所述的設計方法確定。
5.根據權利要求4所述的幾何相位元件，其特征在于，所述微元陣列的材料為液晶或介電超表面。
6.一種產生矢量光場的裝置，其特征在于，包括按照如權利要求1-3中任一項所述的設計方法確定的幾何相位元件、偏振光柵、雙孔光闌、第一透鏡和第二透鏡，所述幾何相位元件、第一透鏡、雙孔光闌、第二透鏡和偏振光柵依次同軸排列構成的4f成像系統。
7.根據權利要求6所述的產生矢量光場的裝置，其特征在于，所述偏振光柵與所述幾何相位元件中的閃耀光柵常數相同。
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