研究目的
研究方位角调制线性相位光栅（AMLPG）在不同衍射级次下产生多种径向地毯光束，并控制所生成光束间的强度分配。
研究成果
该研究成功引入了一种新型相位光栅——AMLPG，可在不同衍射级次间实现可控的强度分配。通过调节宿主线性光栅的相位振幅，可在AMLPG的不同衍射级次上产生多样化的径向地毯光束。这项创新在光学开关和光片显微镜领域具有潜在应用价值。
研究不足
由于实验中使用的空间光调制器（SLM）的限制，相位调制的最大振幅被限制在γ = π/2 弧度。
方位角调制线性相位光栅：在不同衍射级次上生成具有可控强度分配的多样化径向地毯光束
DOI：10.1038/s41598-019-48757-2
期刊：Scientific Reports
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
衍射光栅是重要的光学元件，在光谱学等众多光学领域均有应用。衍射光栅是一种周期性结构，能将入射光束分裂并衍射成多个沿不同方向传播的光束，这些衍射光束通常称为衍射级次。衍射级次的方向取决于光栅周期和入射光束波长，因此光栅可作为色散元件使用。在传统光栅对平面波的衍射中，衍射光束强度随衍射级次升高而递减。本文介绍一种新型光栅：当平面波入射时，其特定高阶衍射光束的强度可高于低阶衍射光束。我们通过在线性相位光栅（具有正弦型轮廓）的透射函数参数中添加方位角周期性依赖关系来构建这类光栅，称之为方位角调制线性相位光栅（AMLPG）。本研究除介绍AMLPG外，还展示了如何在其不同衍射级次上生成强度可控分配的径向地毯光束。径向地毯光束产生于平面波经径向相位光栅衍射的过程。研究表明：当宿主线性相位光栅的相位振幅取特定值时，某个衍射级次占主导地位；随着相位振幅增大，强度分配会向高阶级次偏移。本文同时呈现了理论分析和实验结果。与径向相位光栅的平面波衍射相比，AMLPG能产生高对比度衍射图样，并在宿主线性相位光栅的不同衍射级次上呈现多样化的径向地毯光束。我们明确了不同衍射级次上生成图样的特征差异。这种具有可控强度分配的新型衍射光栅在光学开关等众多光学领域具有广泛应用前景。研究表明，基于AMLPG的径向地毯光束可被设计成具有片状辐条结构，这一特性使其有望应用于光片显微技术。此外，本文还详细分析了空间光调制器二维结构与AMLPG衍射图样相乘的效应，相关理论均通过实验验证。
作者：
Saifollah Rasouli，Ali Mohammad Khazaei
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