一种霍曼转移结构光束的掩模板的设计方法

技术特征：
1.一种霍曼转移结构光束的掩模板的设计方法，其特征在于：步骤如下：s1、基于光束塑形技术，霍曼转移结构光束的电场表达式为：g
i
(ξ,η)＝f[h
i
(x,y)]其中，f[]是傅里叶变换函数，(x,y)是傅里叶变换之前的坐标，(ξ,η)为傅里叶变换之后的坐标；h
i
(x,y)是全息图透过率函数；s2、单独生成三个轨道，分别为初始轨道、转移轨道以及目标轨道，r1，r3分别是初始轨道、目标轨道的半径；r2为转移轨道的半长轴，满足r3＝nr1，r2＝(r3 r1)/2，其中n为该初始轨道和目标轨道半径的比值，最终生成初始轨道、转移轨道以及目标轨道所需要的全息图透过率函数，将上述三个轨道的全息图透过率函数相加得到霍曼转移结构光束的全息图透过率函数h
total
(x,y)；s3、结合全息图透过率函数以及闪耀光栅可得到该霍曼转移结构光束掩模板的复透过率函数，其表达式为：t＝exp{i[ang(h
total
(ξ,η)) p0]}，其中，ang()为取相位函数；通过计算机将上述复透过率函数加载至空间光调制器中即可得到霍曼转移结构光束的掩模板。2.根据权利要求1所述的一种霍曼转移结构光束的掩模板的设计方法，其特征在于：步骤s1中，h
i
(x,y)的表达式为其中|c'2(t)|＝[x'0(t)2 y'0(t)2]
1/2
，t∈[0,t
i
]，x0(t)和y0(t)是曲线的参数方程，决定着曲线的形状，φ
i
是该光束的相位项同时控制拓扑荷值。3.根据权利要求1所述的一种霍曼转移结构光束的掩模板的设计方法，其特征在于：步骤s2中，使用圆形的参数方程x
i
(t)＝r
i
cost，y
i
(t)＝r
i
sint；通过使t
i
＝π即可得到霍曼转移轨道中所需要的两个半圆环，可得到生成初始轨道和目标轨道所需要的全息图透过率函数h1(x,y)和h3(x,y)；转移轨道的全息图透过率函数h2(x0,y0)*exp[-2jπ(ux0 vy0)]，其中j为虚数单位，u和v为控制相移的参数；将三者相加即可得到霍曼转移结构光束的计算全息图透过率函数h
total
(x,y)。4.根据权利要求1所述的一种霍曼转移结构光束的掩模板的设计方法，其特征在于：步骤s3中，闪耀光栅的表达式为：p0＝2πx/d，其中d为闪耀光栅的周期。5.利用权利要求1-4任一项所述的设计方法制备的掩模板产生霍曼转移结构光束的方法，其特征在于：利用平行光束照射在加载有上述掩模板的空间光调制器上，由空间光调制器调制后，即可在远场产生霍曼转移结构光束。

技术总结
一种霍曼转移结构光束的掩模板的设计方法，基于光束塑形技术，得出霍曼转移结构光束的电场表达式，单独生成三个轨道，分别为初始轨道、转移轨道以及目标轨道，并生成上述三个轨道所需要的全息图透过率函数，将其相加得到光束的全息图透过率函数；结合全息图透过率函数以及闪耀光栅可得到该霍曼转移结构光束掩模板的复透过率函数，通过计算机将上述复透过率函数加载至空间光调制器中即可得到霍曼转移结构光束的掩模板。本发明可以产生一种模式丰富可调的霍曼转移结构光束，该光束的大小和相位梯度分布均可任意调制，并且理论上允许粒子从初始轨道转移至目标轨道；该发明充分证明了霍曼转移在微观世界中的可行性，在光学微操作领域具有重大意义。作领域具有重大意义。作领域具有重大意义。


技术研发人员：李新忠 魏文军 朱刘昊 台玉萍
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：2022.05.25
技术公布日：2022/9/2