相位板是許多類型光學元件的通用名稱，旨在為(wei) 波前提供預先設計的相位輪廓。該階段可用於(yu) 各種光整形應用。在本文中，我們(men) 將詳細介紹相位板光學器件的工作原理以及相位板在激光光學中的一些可能應用。

工作原理

穿過透射材料的波前的速度低於(yu) 穿過空氣的波前。這意味著通過製造具有可變厚度的光學窗口（板），較厚區域的波前可以相對於(yu) 較薄區域延遲預先設計的量，通過定義(yi) 區域的邊界可以實現任何所需的輪廓。對於(yu) 給定相位分布，在遠場接收到的圖像將由該相位的傅裏葉變換和輸入幅度給出。這意味著幾乎可以生成任何圖像。

相位板的種類和用途：

• 模式轉換器

使用在某些區域與(yu) 其他區域具有半個(ge) 周期延遲 (pi) 的相位板，TEM00 高斯光束可以轉換為(wei) 其他 TEM Hermite-Gaussian 光束。例如，如果一半光束相對於(yu) 另一半延遲 pi，則模式轉換為(wei) TEM01。

用作光束轉換器的相位板示例

• 螺旋相位板

螺旋相位板，也稱為(wei) 渦旋相位板，是一種相位從(cong) 0到2π逐步增加的相位板。步數達到兩(liang) 個(ge) pi 的次數稱為(wei) 拓撲電荷，並用“m”標記。該相位板產(chan) 生相位渦旋光束，該光束在圖像平麵中轉換為(wei) 環形或環形光束。這種環形光束可用於(yu) 受激發射損耗 (STED) 顯微鏡。該方法用於(yu) 實現超分辨率顯微鏡，其分辨率大於(yu) 衍射限製光斑尺寸，這是先前的障礙。渦旋相位板也可以反過來使用，幫助分析圓形光束並確定它們(men) 的光學角動量。

• 相差顯微鏡

相差顯微鏡，也稱為(wei) 相位板顯微鏡，是一種顯微鏡方法，旨在突出透明材料（例如活細胞）的對比度差異。當嚐試對透明物體(ti) 進行成像時，物體(ti) 散射的光強度與(yu) 未散射的背景光非常相似，因此很難區分兩(liang) 者並獲得圖像。然而，由於(yu) 材料的延遲不同，物體(ti) 散射的光與(yu) 背景的相移很小。使用相位板，將這個(ge) 相位差轉化為(wei) 強度差，從(cong) 而更容易區分物體(ti) 和背景。

相位

拓撲電荷 m=1 的方形渦旋相位板的 16 級設計。

TL; DR – 問答摘要

什麽是相位板？

相位板是一種光學窗口，旨在為(wei) 通過的波前（光束）在輸出端提供已知且預定的相位。

相位板有哪些功能和應用？

相位板有很多用途，其中有模式轉換器、渦旋光束的產(chan) 生、相位對比（相位板）顯微鏡等等。

模式轉換器中相位板的用途是什麽？

相位板可用於(yu) 將 TEM00 Hermite – 高斯模式光束轉換為(wei) 其他模式，方法是在相位板的預先確定的眾(zhong) 所周知的區域中提供半個(ge) 周期的延遲 (pi)。

渦流相位板有什麽用？

渦旋相位板可用於(yu) 創建拉蓋爾 - 高斯環形模式。這些環可用於(yu) STED 顯微鏡，或任何其他需要具有亞(ya) 衍射極限中心孔的環形光束的應用。