涡旋光束的matlab模拟

涡旋光束是一种具有角动量的光束，其波前面呈螺旋状。在matlab中可以通过调用光束传输模拟工具箱中的函数进行模拟。

以下是一个简单的涡旋光束模拟程序：

% 定义光束参数
wavelength = 632.8e-9; % 波长
k = 2*pi/wavelength; % 波数
w0 = 1e-3; % 初始光斑半径
z = 0; % 初始位置
l = 1; % 光束角动量

% 生成初始光斑
N = 512; % 光斑像素数目
x = linspace(-w0, w0, N);
[X,Y] = meshgrid(x,x);
r = sqrt(X.^2 + Y.^2);
theta = atan2(Y,X);
w = exp(-(r/w0).^2) .* exp(-1i*k*z);

% 生成涡旋光束
psi = l*theta;
vortex = exp(1i*psi);

% 光斑与涡旋叠加
w = w .* vortex;

% 传输模拟
z = 1e-3; % 传输距离
w = propTF(w, wavelength, z);

% 显示结果
figure;
subplot(1,2,1);
imagesc(abs(w).^2);
title('幅度');
axis image;
colormap('gray');
subplot(1,2,2);
imagesc(angle(w));
title('相位');
axis image;
colormap('hsv');

在此程序中，我们首先定义了光束的参数，包括波长、波数、初始光斑半径、位置和角动量。然后，我们生成了一个初始光斑，其形状为高斯分布。接下来，我们生成了一个涡旋光束，其中角动量为1。通过将涡旋光束与初始光斑叠加，我们得到了最终的涡旋光束。

在传输模拟中，我们使用了光束传输模拟工具箱中的propTF函数，该函数可以模拟光束在自由传输中的行为。在此模拟中，我们将光束传输了1mm的距离。

最后，我们将结果显示为幅度和相位图像。在相位图像中，我们可以看到涡旋光束的波前面呈螺旋状。