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相位板原理

相位板是一種光學元件,其工作原理是通過在玻璃平板或透鏡上的局部區域(通常是環帶)鍍上一層具有一定厚度和折射率的膜層,使得透過該區域的光比通過非鍍層區的光相位超前或滯後。這種相位分布可以是二進制的,即在相位板的某些區域之間產生半波延遲,也可以是連續的,並達到全波延遲。

螺旋相位板是一種特殊的相位板,其原理是改變通過其光的光程,並使其上的光程改變數呈螺旋分布,即可使光通過後相位螺旋分布而產生渦旋光束。這種相位分布可以將遠場(即透鏡焦點)處的雷射強度分布轉換為不同的分布,例如在相位光柵的情況下,強度變為具有受控分離角的多個衍射階。

在利用相位板對光束進行整形時,最有用的功能之一是模式轉換。對於每一個拓撲電荷,模式在焦點處產生一個不同的環形光斑,中間有一個洞光強降到零。只剩下來自小的亞衍射極限區域的螢光,從而實現超解析度。例如,在典型的STED系統中,激發通道被物鏡聚焦,而損耗通道在被物鏡聚焦之前通過渦旋位相板(也稱為渦旋透鏡)傳播。渦旋相位板在入射的高斯光束上增加一個螺旋波前,以便在物鏡的焦平面上將其轉換成一個環形光束。