判断螺旋相位，涡旋相位板的正负拓扑荷数

Spiral Phase Plate，中文涡旋相位板的结构是由一个旋转方向逐渐抬升的螺旋阶梯状构成，抬升的高度由激光波长和拓扑荷数决定，可以把基模高斯光转换成具有轨道角动量的涡旋光束。涡旋相位片可以应用于STED、粒子操控、光镊、量子信息传输等领域。

涡旋相位片的使用方法

搭好实验设备后，用高斯光打在镜片的中心，注意入射光的直径不要超过有效孔径，比如如果镜片的尺寸是6mm，有效孔径是5.5mm，入射光直径可以用4mm。如果不用CCD相机观看涡旋光的效果，波长是可见光，可以站在几米远的地方查看光斑大小，不过肉眼观看的效果不是很明显。客户也可以使用CCD相机查看涡旋光的效果。

如果用两个相位片，一个正着用，一个反着用。经过第一个相位片可以把高斯光变成涡旋光，然后经过第二个相位片反着用，可以把涡旋光变成高斯光吗？不能，因为理论上来说，不管正着用还是反着用，入射光都必须得是高斯光。

在同一个螺旋相位板上，激光一来一回之后，最终回来的还是涡旋光。

激光透射螺旋相位片（拓扑荷数为2），照在一个平面镜上，平面镜反射的光再次透射这个螺旋相位片，最终反射回来的这束光，拓扑荷数是4。如图2, 如果带专业的眼镜看的话，中心是有四个旋转的螺纹的。

图1还没用ccd，只做了干涉，这个是用手机拍的效果不明显

常见问题解答

1.螺旋相位片产生涡旋光束，中间的空心部分分辨率达到多少？

螺旋相位片没有分辨率这个概念，中心尺寸可以根据入射光参数计算，可以先计算出衍射极限光斑大小，再根据拓扑荷数多少，中心光斑尺寸和衍射极限光斑关系算出。拓扑荷数越大，空心尺寸越大。

2.有负的涡旋相位板吗？

有拓扑荷数为负的涡旋相位片的，涡旋相位板可以实现拓扑荷数为正和为负的功能。

如何判断螺旋相位片的正负拓扑荷数

经常有客户问是否有负拓扑荷数的涡旋相位片，其实同一片涡旋相位板就能实现拓扑荷数为正和为负这两个功能。使用光反射，很容易看到Vortex台阶型螺旋相位片结构的元素，表面像图1，如果激光首先击中这个表面，那么拓扑荷数就是负的。如果激光首先击中平坦的表面，拓扑荷数就是正的。总的来说就是从正面入射就是正的，从反面入射就是负的。

图2Vortex螺旋相位片的表面

国产连续螺旋相位片正负拓扑荷数的判断方法是，刻有阶数的一面就是正面，激光从刻有阶数的一面入射，出来的光就是正的拓扑荷数，从反的一面入射就是负的拓扑荷数。国产连续螺旋相位片拓扑荷数为1时，可以看到镜片的正面刻有1条线，这条线代表阶数为1，拓扑荷数为2时，刻有2条线。

连续螺旋相位片和台阶型螺旋相位片的区别

螺旋相位片分为台阶型和连续型两种面形，都是沿着一个旋转方向等比例单调上升的，顾名思义，阶梯状螺旋上升是台阶型螺旋相位板，而连续斜坡的螺旋上升则为连续型螺旋相位板。连续型螺旋相位片产生的涡旋光相位是连续变化的，可以大大提升效率。台阶型螺旋相位片面型是台阶型，精度高，可以得到高质量的环形光束轮廓。