一、涡旋波片透过率曲线

二、涡旋波片阵列各个涡旋波片表面快轴分布及生成光束光强分布（线偏振光入射）

m=1 涡旋波片快轴分布	m=2 涡旋波片快轴分布	m=3 涡旋波片快轴分布
m=4 涡旋波片快轴分布	m=5 涡旋波片快轴分布	m=6 涡旋波片快轴分布
m=7 涡旋波片快轴分布	m=8 涡旋波片快轴分布	m=9 涡旋波片快轴分布
m=1 涡旋波片光强分布	m=2 涡旋波片光强分布	m=3 涡旋波片光强分布
m=4 涡旋波片光强分布	m=5 涡旋波片光强分布	m=6 涡旋波片光强分布
m=7 涡旋波片光强分布	m=8 涡旋波片光强分布	m=9 涡旋波片光强分布

涡旋波片阵列

近年来，涡旋光阵列被广泛应用，产生涡旋光阵列的方法干涉法、螺旋相位滤波法、计算全息法等。其中干涉法的光路复杂，不稳定，螺旋相位滤波法加工制作困难，计算全息法制作时间长。

涡旋波片做为一种新型光学器件，正在光学领域内受到越来越多研究人员的青睐。但是很多人对涡旋波片的表面结构及涡旋波片的透射光束特性不甚了解。本文主要介绍了何为涡旋波片阵列，涡旋波片阵列的作用，以及涡旋波片阵列中涡旋波片生成光束的各种特性。

采用LBTEK涡旋波片阵列可以产生涡旋光束阵列，且可以产生任意阶次的涡旋光束组合。

一. 何为涡旋波片及涡旋波片阵列

涡旋波片是一种可以生成矢量偏振光束和涡旋光束的光学元件。涡旋波片可以通过使用液晶、液晶聚合物配合先进的光配相技术实现。涡旋波片生成的特殊光束在量子光学、光场调控、超分辨率成像、光束捕捉、激光加工等领域具有良好的应用前景。

LBTEK生产的涡旋波片由具有双折射特性的液晶或液晶聚合物制作。涡旋波片作为一种特殊的波片，其设计延迟量为1/2个设计波长。液晶或液晶聚合物材料的光强在涡旋波片表面沿着轴心沿着轴心旋转。光强分布可由下面公式描述：

 (1)

公式中：

，涡旋波片上特定位置的光强方向；φ，涡旋波片上特定位置上处所处半径与零度线的夹角；，φ=0位置处的光强方向。

二. 何为涡旋波片阵列

涡旋波片阵列由多个涡旋波片组合，采用机械外壳固定的一种新型光学元件。LBTEK目前的型号有m=+1~9依次排列组合而成的涡旋拨片阵列，如图1所示。此外LBTEK可接受不同m值、不同波长、增透膜400-1700 nm组合的定制产品。

图1 涡旋波片阵列正反面视图（涡旋波片置于两片平行偏振片中间）。

图2中展示了不同阶次的涡旋波片表面光强排布结构。

三. 涡旋波片的作用

涡旋波片作为一种特殊的光学元件，可以将入射的TEM00的高斯光束转变成环形光束，并且可以生成两种特殊光束：

1. 矢量偏振光束

当入射光为线性偏振光时，涡旋波片会将出射光转变为矢量偏振光束。使用LBTEK标准的m=1标准涡旋波片，可以生成两种特殊矢量偏振光束：角向偏振和径向偏振光束。其中：

当入射光的偏振方向与涡旋波片0°光强角度平行时，出射光为径向偏振光。

图3，线性偏振光经过涡旋波片之后生成径向偏振光，且光束仍然保持为平面波。

当出射光的偏振方向与涡旋波片0°光强角度垂直时，出射光为角向偏振光。

图4，线性偏振光经过涡旋波片之后生成角向偏振光，且光束仍然保持为平面波。

当入射光的偏振方向与涡旋波片0°光强角度呈一定角度时，则出射的矢量偏振灌输介于径向与角向偏振之间。除表现出的矢量偏振态之外，光束的结构为环形，中心为暗斑。

2. 涡旋光束

当入射光为圆偏振光时，涡旋波片可以将入射的平面波转变为涡旋波前。如图5所示，当入射光为圆偏振态的平面波时，涡旋波片可以将平面波转变为涡旋波前，并且光束转变为相反的偏振态。例如：

1， 当入射光为左旋圆偏振光时，出射光束为=-1的右旋涡旋光束，并且光束偏振态转变为右旋圆偏振光。

2， 当入射光为右旋圆偏振光时，出射光束为=1的左旋涡旋光束，并且光束偏振态转变为左旋圆偏振光

另外所有两种状态下涡旋光束光强分布也是环形光斑，中心为暗斑。

图5，当圆偏振光入射时，出射光束由平面波变为涡旋波前。且偏振态转变为相反圆偏振态。