【技术实现步骤摘要】
计算归一化轨道角动量通量密度的方法、设备及存储介质
[0001]本专利技术涉及光学
，尤其是指一种计算归一化轨道角动量通量密度的方法、设备及存储介质。
技术介绍
[0002]1992年Allen第一次提出了涡旋光束，这是一种具有螺旋形波前、携带轨道角动量(OAM)的特殊光束，在光学操纵、遥感、成像、量子光学、光通信等领域都表现出新奇有趣的物理特性。轨道角动量也成为了国内外学者研究工作的焦点，它在光镊、超分辨率显微镜等方面的应用非常丰富。涡旋光束的轨道角动量(OAM)为调控光
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物质相互作用提供了新的维度，也为相关领域带来了现实价值。
[0003]目前大多数轨道角动量的研究都集中在完全相干场的情况，事实证明，部分相干场具有减少湍流引起的闪烁、减少光束扩散、减少图像噪音等优点，在自由空间通信、粒子俘获、原子吸收等方面比相干光束更具优势。特别地，在部分相干场上增加涡旋可以提高这些能力。因此，将涡旋光束从完全相干场扩展到部分相干场是非常有意义的，相干性也成为了调控部分相干光束轨道角动量通量密度的新的自...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种计算归一化轨道角动量通量密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据部分相干光束沿传输方向的轨道角动量通量的一般表达式和非傍轴情况下的交叉谱密度矩阵确定紧聚焦系统下焦场的轨道角动量通量表达式；根据轨道角动量通量表达式的积分形式得到轨道角动量通量密度表达式；将轨道角动量通量密度表达式分解为个有相似形式的分解式；将每个分解式化简为4个卷积运算之和，并将轨道角动量通量密度表达式写为个卷积运算之和；对轨道角动量通量密度进行归一化，得到分数结构的轨道角动量通量密度表达式。2.根据权利要求1所述的计算归一化轨道角动量通量密度的方法，其特征在于，根据部分相干光束沿传输方向的轨道角动量通量的一般表达式和非傍轴情况下的交叉谱密度矩阵确定紧聚焦系统下焦场的轨道角动量通量形式的方法包括：确定部分相干光束沿传输方向的轨道角动量通量的一般表达式如下： (1)其中表示真空中的光速，表示通过光束横截面的平均能量，其使用坡印廷矢量的积分来描述，和表示交叉二阶矩；在紧聚焦系统中，使用交叉谱密度矩阵来描述部分相干矢量光束在焦平面附近的二阶相关特性： (2)其中和表示焦场附近的同一截面上两个观察点的横截面坐标，表示观察点到焦点的纵向距离，和分别表示和处的电场，表示系综平均，表示转置复共轭，表示矩阵中的9个交叉谱密度矩阵元；引入新的坐标表达形式和，将公式(2)写为
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(3)将坡印廷矢量用公式(3)中的偏振矩阵元表示： (4)那么公式(1)中的两个交叉二阶矩和分别表示为： (5) (6)其中为虚数单位，为入射光波数；将公式(5)和公式(6)代入公式(1)中，得到紧聚焦系统下焦场的轨道角动量通量表达式如下： (7)。3.根据权利要求2所述的计算归一化轨道角动量通量密度的方法，其特征在于，根据轨道角动量通量表达式的积分形式得到轨道角动量通量密度表达式的方法包括：从公式(7)的积分形式中获得沿传输方向的轨道角动量通量密度如下：
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(8)将公式(8)中交叉谱密度矩阵的矩阵元、和写成表达式如下： (9)其中为透镜的焦距，为入射光波长，表示的傅里叶变换，表示的傅里叶变换，表示共轭。4.根据权利要求3所述的计算归一化轨道角动量通量密度的方法，其特征在于，将轨道
角动量通量密度表达式分解为个有相似形式的分解式的方法包括：将公式(9)写为4个有相似形式的积分的和(11)其中(...
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