[发明专利]多平面变换装置的设计方法、通过该方法获得的相位板和多平面变换装置

权利要求书

1.一种光辐射的多平面变换装置的设计方法，所述装置实现拦截光辐射的多个相位掩模，以便施加导致预定变换的空间频率相移，所述设计方法包括以下步骤：

-定义第一模式族(u)，第一模式族的每个模式(u_ij)由角标对{i，j}指定，第一模式族(u_ij(x，y))具有可分离空间变量(x，y)，其中，1≤i≤n，1≤j≤m，n和m为正整数；

-定义第二模式族(v)，第二模式族的每个模式(v_ij)由角标对{i，j}指定，第二模式族(v_ij(x，y))具有可分离空间变量(x，y)，其中，1≤i≤n，1≤j≤m，n和m为正整数；

-通过分别在第一模式族和第二模式族中选择角标对为{i，j}_k的N个模式来分别形成第一使用模式族和第二使用模式族，第二使用模式族的N个模式不是厄米高斯模式，同时第一使用模式族的N个模式不是以三角形布置在平面中，其中，1≤k≤N，N小于或等于n·m且严格大于n并严格大于m；

-建立相位掩模的空间频率相移，所述相位掩模能够将第一使用模式族的角标对为{i，j}_k的每个模式变换为第二使用模式族的相同角标对{i，j}_k的模式。

2.根据前一权利要求所述的设计方法，其中，所述第一模式族(u)和所述第二模式族(v)是正交基。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的设计方法，其中，通过优化第一使用模式族的模式的变换与第二使用模式族的模式之间的匹配度来建立M个相位掩模的空间频率相移，其中，M为正整数。

4.根据权利要求1所述的设计方法，其中，旨在建立相位掩模的空间频率相移的步骤包括：

-根据第一空间变量(x)和根据第二空间变量(y)分别建立一维相移；

-将根据第一空间变量(x)的一维相移和根据第二空间变量(y)的一维相移进行组合，以建立相位掩模的空间频率相移。

5.根据权利要求1所述的设计方法，其中，多个相位掩模包括附加的相位掩模，所述附加的相位掩模能够对第一使用模式族的模式或第二使用模式族的模式在空间上进行重新布置。

6.一种相位板，其通过根据权利要求1至5中任一项所述的设计方法结束时获得的至少一个相位掩模的空间频率相移而制成。

7.一种第一光辐射的多平面变换装置(1)，所述装置具有变换块(2)，所述变换块(2)包括多个光学部件(2a，2b)并实现由光学部件(2a，2b)的至少一个支撑的多个相位掩模(5)，所述相位掩模(5)施加旨在产生第二光辐射的空间频率相移，称为具有可分离变量的变换的预定变换将第一使用模式族的角标为{i，j}_k的N个模式与第二使用模式族的相同角标{i，j}_k的N个模式相关联，所述第一使用模式族描述第一横向平面中的第一光束，且具有可分离空间变量(x，y)，所述第二使用模式族描述第二横向平面中的第二光辐射，且具有可分离空间变量，第二使用模式族的N个模式不是厄米高斯模式，同时第一使用模式族的N个模式不是以三角形形式布置在第一横向平面中，其中1≤k≤N，N小于或等于n·m且严格大于n并严格大于m，n和m为正整数。

8.根据前一权利要求所述的多平面变换装置(1)，其包括用于将第一光辐射和/或第二光辐射注入变换块(2)和/或从变换块(2)提取第一光辐射和/或第二光辐射的第一级(3)和第二级(4)中的至少一级。

9.根据前一权利要求所述的多平面变换装置(1)，其中，所述第一级(3)包括在横向级平面(Pe)中布置的光纤束(3a)，所述第一横向平面是横向级平面。

10.根据前一权利要求所述的多平面变换装置(1)，其中，所述第一级(3)的光纤束(3a)以矩形或正方形形式在横向级平面(Pe)中布置。