渦旋光束簡(jiǎn)單介紹

時(shí)間：2022-08-16作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：401

60多年前，發(fā)明**臺(tái)激光器是科學(xué)進(jìn)步的催化劑。從那時(shí)起，激光設(shè)備在研究應(yīng)用中的使用一直在增長(zhǎng)，近年來，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用也開始采用這項(xiàng)技術(shù)。較近，由于激光器的可用性和激光器功率每瓦價(jià)格的急劇下降，使得激光器的使用領(lǐng)域*增加。

典型的激光源會(huì)產(chǎn)生近高斯光束輪廓，在中心具有較大能量，向邊緣有適度的能量衰減。這種強(qiáng)度分布在許多應(yīng)用中并不理想，因此許多研發(fā)工程師尋求光束整形技術(shù)以實(shí)現(xiàn)其所需的激光束形狀和強(qiáng)度分布。

一種科學(xué)家們期望形狀是具有受控環(huán)強(qiáng)度和中心的能量孔的環(huán)狀甜甜圈形狀，這就是渦旋光束的輸出形狀。

使用單個(gè)衍射渦旋相位板（也稱為渦旋透鏡(VL)）可以較好地實(shí)現(xiàn)光學(xué)渦旋光束。




衍射渦旋相位板

渦旋光束的產(chǎn)生可以使用衍射光學(xué)渦旋相位板來執(zhí)行，它是一種*特的光學(xué)元件，由螺旋或螺旋相位或“階梯”階梯結(jié)構(gòu)（因此其其他名稱為“螺旋相位板”或SPP）組成。這種渦旋相結(jié)構(gòu)為光束增加了軌道角動(dòng)量，有效地將能量從中心“推出”，其方式類似于水在天坑周圍旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的漩渦被推向兩側(cè)。這導(dǎo)致產(chǎn)生環(huán)形模式，而不管入射光束偏振如何，僅通過光的軌道角動(dòng)量。這與控制自旋角動(dòng)量的基于液晶的渦旋相位板形成對(duì)比。




渦旋光束螺旋相位板

衍射渦旋板需要高質(zhì)量的準(zhǔn)直TEM00高斯輸入光束并將其轉(zhuǎn)換為TEM01軸對(duì)稱模式，具有處理大輸入光束的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)對(duì)準(zhǔn)方面的靈敏度較低，輸出端的圓環(huán)光斑尺寸較小。

在衍射面上可以制作多個(gè)樓梯結(jié)構(gòu)，樓梯的數(shù)量與拓?fù)浜蓴?shù)m相對(duì)應(yīng)。每個(gè)這樣的階梯結(jié)構(gòu)的蝕刻深度是設(shè)計(jì)波長(zhǎng)和基板光學(xué)指數(shù)的函數(shù)。

不同拓?fù)浜蓴?shù)的主要影響是：

拓?fù)浜蓴?shù)越高，渦旋光束的角矩就越大m倍。

拓?fù)浜蓴?shù)越高，甜甜圈強(qiáng)度分布越大，倍數(shù)為m。

Vortex相位板的優(yōu)點(diǎn)

與其他光束整形方法相比，渦旋相位板有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

光學(xué)渦旋光束是自愈的；因此，它對(duì)削波不敏感，需要類似于高斯光束的通光孔徑。光束整形器的情況并非如此，通常所需的通光孔徑是光束直徑的X2。

渦旋相位適用于所有輸入光束尺寸-生成的甜甜圈按輸入光束尺寸縮放，其方式類似于高斯光束。不需要眾所周知的輸入光束直徑。

當(dāng)掃描渦旋激光束時(shí)，整個(gè)掃描線的積分能量分布（即用于燒蝕的溝槽能量分布）是平**的，這與使用高斯激光束的情況不同。即使對(duì)于低拓?fù)浜蓴?shù)（包括m=1）也是如此，從而能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)較窄的掃描線，并且在整個(gè)線輪廓上具有良好的均勻性。




渦旋光束應(yīng)用

渦旋光束用于生命科學(xué)。渦旋光束具有明顯優(yōu)勢(shì)的一種應(yīng)用是使用STED顯微鏡進(jìn)行**分辨率成像，其中耗盡激光在被物鏡與激發(fā)激光聚焦之前被塑造成渦旋光束。

渦旋相位板的另一個(gè)應(yīng)用是光鑷，其中高度聚焦的激光束用于以類似于鑷子的方式保持和移動(dòng)微觀和亞微觀物體，如原子、納米顆粒和液滴。環(huán)形渦旋束提供了將粒子捕獲在聚焦束腰處的環(huán)形孔內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。

使用渦旋透鏡的其他已知應(yīng)用包括：

太陽日冕儀（天文學(xué)）

激光光刻

**光學(xué)

Holo/Or提供種類繁多的渦旋相位板DOE。為了計(jì)算渦旋板的環(huán)和孔直徑，Holo/Or創(chuàng)建了這個(gè)光學(xué)渦旋計(jì)算器來幫助我們的客戶選擇適合他們需要的零件。




渦旋光束一些常見問題

什么是渦旋光束？

渦旋光束是一種環(huán)狀（甜甜圈）形光束，具有可控的環(huán)狀強(qiáng)度和中心的能量孔。




如何產(chǎn)生渦旋光束？

產(chǎn)生渦旋光束的較有效方法是使用衍射渦旋相位板，這是一種具有螺旋形樓梯結(jié)構(gòu)的*特光學(xué)器件。




渦旋光束有哪些應(yīng)用？

渦旋光束主要用于生命科學(xué)應(yīng)用，例如**分辨率顯微鏡、光鑷等。




深圳維爾克斯光電有限公司專注于激光防護(hù)鏡,衍射光學(xué)元件,DOE等, 歡迎致電 18926463275

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