【光学】基于matlab模拟LG光束和叉全息图的干涉和衍射附Matlab代码

最新推荐文章于 2025-02-16 21:09:51 发布

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本文详细探讨了LG光束和叉全息图的基本理论，包括它们的干涉和衍射特性，并展示了这些特性在光学领域的潜在应用，如通信、存储、传感和成像等。

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🔥 内容介绍

摘要

本文研究了LG光束和叉全息图的干涉和衍射。我们首先介绍了LG光束和叉全息图的基本理论，然后分析了它们的干涉和衍射特性。最后，我们讨论了这些特性的潜在应用。

引言

LG光束是一种具有螺旋相位的激光束。叉全息图是一种由两个叉状光束干涉形成的全息图。LG光束和叉全息图具有许多独特的特性，使其在光学领域具有广泛的应用前景。

LG光束和叉全息图的基本理论

LG光束

LG光束是一种具有螺旋相位的激光束。其电场分布可以表示为：

叉全息图

叉全息图是一种由两个叉状光束干涉形成的全息图。叉状光束是一种具有叉状相位的激光束。其电场分布可以表示为：

LG光束和叉全息图的干涉和衍射特性

干涉特性

当两个LG光束或两个叉全息图干涉时，会产生干涉条纹。干涉条纹的形状和强度取决于光束或全息图的参数。例如，当两个LG光束的拓扑荷数不同时，干涉条纹会呈螺旋状。当两个叉全息图的叉角不同时，干涉条纹会呈叉状。

衍射特性

当LG光束或叉全息图衍射时，会产生衍射光束。衍射光束的强度和方向取决于光束或全息图的参数。例如，当LG光束的拓扑荷数为非零时，衍射光束会呈螺旋状。当叉全息图的叉角为非零时，衍射光束会呈叉状。

LG光束和叉全息图的潜在应用

LG光束和叉全息图具有许多独特的特性，使其在光学领域具有广泛的应用前景。例如，LG光束可用于光学通信、光学存储和光学传感。叉全息图可用于光学成像、光学检测和光学测量。

📣 部分代码

%% LG Visualization%   Laguerre-Gauss Visualization, Justin Harrison (Matlab File Exchange)P = 3; %Radial ModeL = 3; %Topological Charge/Azimuthal modeA = 0.5; %Beam contribution%lambda = 0.6328*1e-6; %WavelengthW=1; %Beam Diameter, change to fit N%Define working grid size and resolution - smaller here, not to scale.Grid = -5:0.05:5;[X,Y] = meshgrid(Grid);%Laguerre-Gauss equation at z = 0: t = (X.^2 + Y.^2)/(W^2);Phi = L.*atan2(Y,X);Term1 =((sqrt(2)*sqrt(X.^2 + Y.^2)/W)).^L;Term2 =laguerreL(P,L,2.*t);Term3 = exp(-t);Term4 = exp(1i*Phi);Z = A.*Term1.*Term2.*Term3.*Term4;Spatial = real(Z);Phase = angle(Z); %This is what we use to construct our LG beamIntensity = abs(Z); %Gives you your Donutcmap = laser_cmap();%Plots and code borrowed by Justin HarrisonFilename = strcat('LG_P',num2str(P),'L',num2str(L),'.tif')figure('Name',strcat('LG',num2str(P),',',num2str(L)),'Renderer', 'painters', 'Position', [125 125 1300 300])subplot(1,3,1)xlabel('E(x,y)')xlim([1 length(Grid)]);ylim([1 length(Grid)]);surface(Spatial)colormap(cmap)colorbar()shading interp subplot(1,3,2)xlabel('|E(x,y)|\^{2}')xlim([1 length(Grid)]);ylim([1 length(Grid)]);surface(Intensity)colormap(cmap)colorbar()shading interp subplot(1,3,3)xlabel('Phase')xlim([1 length(Grid)]);ylim([1 length(Grid)]);surface(Phase)colormap(cmap)colorbar('Ticks',[-pi -pi/2 0 pi/2 pi], 'Ticklabels',{'-\pi', '-\pi/2', '0', '\pi/2', '\pi'})shading interp % If you want to save any of the figures for any reason%{figure xlim([1 length(Grid)]);ylim([1 length(Grid)]);surface(Intensity)colormap(cmap)axis offshading interp exportgraphics(gcf,Filename,'resolution',201);%}