強度疊加耦合成平頂光,不發生干涉
通過分別生成高斯光和渦旋光的強度分布,然后按合適的權重將它們疊加,得到近似平頂光(flat‐top beam)的效果。由于我們只是將強度相加(而非復振幅疊加),因此不會出現干涉條紋。調整權重參數和其它參數來獲得更理想的平頂光效果。
高斯光采用標準高斯分布;渦旋光的幅度采用 模型,并帶有
的螺旋相位,但計算強度時相位信息會被抵消。
-
直接疊加兩束光的強度(而非復振幅),不產生干涉條紋。
-
通過調節 A 和 B 的值,可以讓疊加后的光束在中心區域達到較為均勻的分布,從而接近平頂光。
%% 參數設置
lambda = 1064e-9; % 波長 1064 nm
w0 = 1e-3; % 高斯光束腰半徑(可根據需要調整)
m = 1; % 渦旋光階數(這里以1階為例,可修改為任意正整數)
gridSize = 500; % 模擬區域網格數
L = 3*w0; % 模擬區域范圍(可根據需要調整)% 構建二維坐標系(單位:米)
x = linspace(-L, L, gridSize);
y = linspace(-L, L, gridSize);
[X, Y] = meshgrid(x, y);
R = sqrt(X.^2 + Y.^2);
theta = atan2(Y, X);%% 生成高斯光強分布
% 高斯光場振幅(相位可忽略,因為只作強度疊加)
E_gauss = exp(-R.^2/(w0^2));
I_gauss = abs(E_gauss).^2;%% 生成渦旋光強分布
% 渦旋光場的振幅包含了幅度環形因子和相位項,但這里只計算強度
E_vortex = (R/w0).^m .* exp(-R.^2/(w0^2)) .* exp(1i*m*theta);
I_vortex = abs(E_vortex).^2;%% 權重設置(可調參數)
% 為了使兩束光強疊加后得到平頂分布,需要對兩束光的強度進行適當的調整
A = 1.0; % 高斯光的權重
B = 1.0; % 渦旋光的權重%% 疊加強度(不疊加振幅,所以不會有干涉)
I_total = A * I_gauss + B * I_vortex;%% 繪制結果
figure;
imagesc(x*1e3, y*1e3, I_total); % 將坐標轉換為毫米
axis image; colorbar;
xlabel('x (mm)');
ylabel('y (mm)');
title('平頂光強度分布(高斯光 + 渦旋光強度疊加)');%% 可選:繪制各單獨光束分布圖
figure;
subplot(1,2,1);
imagesc(x*1e3, y*1e3, I_gauss);
axis image; colorbar;
xlabel('x (mm)'); ylabel('y (mm)');
title('高斯光強分布');subplot(1,2,2);
imagesc(x*1e3, y*1e3, I_vortex);
axis image; colorbar;
xlabel('x (mm)'); ylabel('y (mm)');
title('渦旋光強分布');
?