基于MATLAB的涡旋光和高斯光叠加产生平顶光

强度叠加耦合成平顶光，不发生干涉

通过分别生成高斯光和涡旋光的强度分布，然后按合适的权重将它们叠加，得到近似平顶光（flat‐top beam）的效果。由于我们只是将强度相加（而非复振幅叠加），因此不会出现干涉条纹。调整权重参数和其它参数来获得更理想的平顶光效果。

高斯光采用标准高斯分布；涡旋光的幅度采用 模型，并带有 的螺旋相位，但计算强度时相位信息会被抵消。

• 直接叠加两束光的强度（而非复振幅），不产生干涉条纹。

• 通过调节 A 和 B 的值，可以让叠加后的光束在中心区域达到较为均匀的分布，从而接近平顶光。

%% 参数设置
lambda = 1064e-9;       % 波长 1064 nm
w0 = 1e-3;              % 高斯光束腰半径（可根据需要调整）
m = 1;                  % 涡旋光阶数（这里以1阶为例，可修改为任意正整数）
gridSize = 500;         % 模拟区域网格数
L = 3*w0;               % 模拟区域范围（可根据需要调整）

% 构建二维坐标系（单位：米）
x = linspace(-L, L, gridSize);
y = linspace(-L, L, gridSize);
[X, Y] = meshgrid(x, y);
R = sqrt(X.^2 + Y.^2);
theta = atan2(Y, X);

%% 生成高斯光强分布
% 高斯光场振幅（相位可忽略，因为只作强度叠加）
E_gauss = exp(-R.^2/(w0^2));
I_gauss = abs(E_gauss).^2;

%% 生成涡旋光强分布
% 涡旋光场的振幅包含了幅度环形因子和相位项，但这里只计算强度
E_vortex = (R/w0).^m .* exp(-R.^2/(w0^2)) .* exp(1i*m*theta);
I_vortex = abs(E_vortex).^2;

%% 权重设置（可调参数）
% 为了使两束光强叠加后得到平顶分布，需要对两束光的强度进行适当的调整
A = 1.0;    % 高斯光的权重
B = 1.0;    % 涡旋光的权重

%% 叠加强度（不叠加振幅，所以不会有干涉）
I_total = A * I_gauss + B * I_vortex;

%% 绘制结果
figure;
imagesc(x*1e3, y*1e3, I_total);  % 将坐标转换为毫米
axis image; colorbar;
xlabel('x (mm)');
ylabel('y (mm)');
title('平顶光强度分布（高斯光 + 涡旋光强度叠加）');

%% 可选：绘制各单独光束分布图
figure;
subplot(1,2,1);
imagesc(x*1e3, y*1e3, I_gauss);
axis image; colorbar;
xlabel('x (mm)'); ylabel('y (mm)');
title('高斯光强分布');

subplot(1,2,2);
imagesc(x*1e3, y*1e3, I_vortex);
axis image; colorbar;
xlabel('x (mm)'); ylabel('y (mm)');
title('涡旋光强分布');