MATLAB轨道角动量模式场生成与可视化系统

资 源 简 介

基于MATLAB开发，实现OAM光束的精确模拟与分析。支持自定义拓扑荷数，生成场强分布图与相位结构图，为光通信和光学研究提供可视化工具。

详 情 说 明

轨道角动量(OAM)模式场生成与可视化系统

项目介绍

本项目是基于MATLAB平台开发的轨道角动量(OAM)光束全方位模拟分析系统。系统采用拉盖尔-高斯(LG)模式数学建模，能够精确计算不同拓扑荷数对应的OAM模式场分布，并通过直观的可视化界面展示光束的场强分布与相位结构特征。该系统为光学研究人员提供了便捷的OAM光束仿真工具，支持参数化调整和实时可视化分析。

功能特性

• 参数化OAM模式生成：支持自定义拓扑荷数、径向指数、波长、束腰半径等关键参数
• 多维度可视化：提供二维相位分布图、三维场强分布图等多种可视化方式
• 实时交互分析：可动态观察拓扑荷数变化对场强分布和相位奇点的影响
• 量化分析报告：自动计算模式纯度、相位奇点位置等关键指标
• 动态相位演化：可选生成相位随传播距离变化的动画演示
• 高性能计算：采用快速傅里叶算法实现高效的复振幅场分布计算

使用方法

1. 参数设置：

- 输入拓扑荷数l（整数，建议范围-10到10） - 设置径向指数p（非负整数，默认为0） - 指定光束波长（单位：纳米） - 确定束腰半径（单位：毫米） - 选择计算网格大小（推荐256×256或512×512）

1. 运行分析：

- 执行主程序开始计算OAM模式场分布 - 系统将自动生成并显示相位分布和场强分布结果

1. 结果查看：

- 查看生成的二维相位分布图，观察螺旋相位结构 - 分析三维场强分布图，研究光束横截面强度特性 - 获取参数化分析报告，了解模式纯度等量化指标

系统要求

• 操作系统：Windows 7/10/11，macOS 10.14+，或Linux发行版
• MATLAB版本：R2018b或更高版本
• 必要工具箱：Image Processing Toolbox，MATLAB图形界面功能
• 硬件建议：至少4GB内存，支持OpenGL的显卡

文件说明

主程序文件实现了系统的核心功能，包括用户界面初始化、参数输入处理、拉盖尔-高斯模式数学计算、复振幅场分布生成、快速傅里叶变换处理、二维和三维可视化渲染、相位奇点检测算法以及分析报告生成等完整工作流程。该文件整合了所有关键模块，提供从参数输入到结果输出的完整解决方案。