利用交叉双缝干涉测量涡旋光束拓扑荷值的装置，包括He-Ne激光器，在该He-Ne激光器发出光束的前进方向上依次设有准直扩束器、偏振片Ⅰ和分束器，分束器的一侧设有已加载计算全息片的反射式空间光调制器，与反射式空间光调制器相对的分束器的另一侧光路上依次设有偏振片Ⅱ、圆孔光阑、偏振片Ⅲ、透射式空间光调制器、偏振片Ⅳ、成像透镜和CCD相机。本发明专利技术有益效果：本发明专利技术利用对涡旋光束干涉光强的分析，实现涡旋光束拓扑荷值的准确测量，操作简单易行，所检测到的光强变化规律与拓扑荷值之间有着直接的对应关系，数据处理程序简单，应用广泛，并且具有光路简洁、快速、准确的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及光学测试
，具体地说是利用交叉双缝干设测量满旋光束拓扑 荷值的装置和方法。
技术介绍
满旋光束具有螺旋型的相位波前，具有与exp(il0 )的相位因子，其中0为方位 角，1为满旋光束的拓扑荷数，或者叫轨道角动量量子数，每个光子具有的轨道角动量。由 于满旋光束的运种特殊位相结构W及具有轨道角动量的特点，使得满旋光束在光学测量、 光学微操控、量子信息编码、光学通信、光綴W及光学扳手等领域具有重要而且广阔的应用 前景，成为近年来光学领域一个非常重要的研究热点。 拓扑荷数1是表征满旋光束的一个重要参量，所W满旋光束拓扑荷的测量工作就 显得尤为重要。目前，测量满旋光束拓扑荷值的方法基本上分为两类，干设测量法和衍射测 量法。干设测量法主要有马赫-曾德干设法、双缝干设法等等；衍射测量法主要有=角孔衍 射、圆环孔径衍射、单缝衍射等方法。运两种方法都是利用干设或者衍射光强的空间分布规 律或时间演化规律与拓扑荷值之间的关系来测量拓扑荷值。运些方法具有一定的优点，但 是也有一定的不足，比如角向双缝的干设图样分布不明显，光强的变化不能够形象直观地 得到拓扑荷值信息。 因此，如何实现对拓扑荷值进行直观形象的测量是该测试
面临的一个亟 待解决的技术问题。
技术实现思路
阳〇化]本专利技术所要解决的技术问题是提供利用交叉双缝干设测量满旋光束拓扑荷值的 装置和方法，实现形象直观地进行光学满旋拓扑荷值测量。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：利用交叉双缝干设测量满旋光 束拓扑荷值的装置，包括化-化激光器，在该化-化激光器发出光束的前进方向上依次设有 准直扩束器、偏振片I和分束器，分束器的一侧设有已加载计算全息片的反射式空间光调 制器，与反射式空间光调制器相对的分束器的另一侧光路上依次设有偏振片II、圆孔光阔、 偏振片III、透射式空间光调制器、偏振片IV、成像透镜和CCD相机，由化-化激光器发出的光 束依次经过准直扩束器、偏振片I和分束器后被分为透射光束和反射光束，反射光束照射 在已加载计算全息片的反射式空间光调制器上，并W反射方式产生满旋光束，满旋光束满 旋光束直接照射在偏振片II上，通过偏振片II后，利用圆孔光阔截取+1阶的满旋光束，经 过偏振片III后，进入已经加载交叉双缝的透射式空间光调制器，再经过偏振片IV和成像透 镜，进入CCD相机记录光强信息，所述的反射式空间光调制器、透射式空间光调制器和CCD 相机均与计算机连接，其记录的光强数据由计算机控制处理。 利用交叉双缝干设测量满旋光束拓扑荷值的方法，包括W下步骤： 步骤一：选择合适的化-化激光器、准直扩束器、偏振片I、偏振片II、偏振片m和偏振 片IV、分束器、反射式空间光调制器、圆孔光阔、透射式空间光调制器、成像透镜、CCD相机、 计算机，布置好测量光路； 步骤二：利用计算机全息术生成叉形全息图，由计算机写入反射式空间光调制器；利 用Matl油软件绘制夹角从0到2 31演化的交叉双缝，通过计算机写入透射式空间光调制 器； 步骤S:打开化-化激光器，由化-化激光器发出的光束经过准直扩束器和偏振片I后，照射在分束器上，光束被分束器分为反射光束和透射光束； 步骤四：步骤=所述的反射光束照射在反射式空间光调制器上，解调出待测满旋光 束； 步骤五：步骤四中解调出的满旋光束经过偏振片II，利用圆孔光阔选择满旋光束的+1 级衍射，经过偏振片III后照射进透射式空间光调制器，经过交叉双缝干设后，经过偏振片IV 和成像透镜进入CCD相机，交叉双缝的干设图像光强信息存储进计算机； 步骤六：利用计算机分析交叉双缝夹角从0到231变化过程中的光强演化周期，其光强 演化周期数即为拓扑荷值； 步骤屯：通过计算机将双缝中其中一缝加上n/2相位，重复上述步骤，利用CCD相机记 录光强演化规律； 步骤八：对比步骤六与步骤屯中的光强演化规律，若步骤屯所得光强演化相比于步骤 六的光强演化滞后，则为正满旋，反之为负。 本专利技术的有益效果是：本专利技术装置及方法利用对满旋光束干设光强的分析，实现 满旋光束拓扑荷值的准确测量，操作简单易行，所检测到的光强变化规律与拓扑荷值之间 有着直接的对应关系，数据处理程序简单，应用广泛，并且具有光路简洁、快速、准确的特 点。【附图说明】 图1为本专利技术总流程图； 图2是加载在透射式空间光调制器9上的交叉双缝图。 1、化-化激光器，2、准直扩束器，3、偏振片I，4、分束器，5、反射式空间光调制器， 6、偏振片II，7、圆孔光阔，8、偏振片111，9、透射式空间光调制器，10、偏振片IV，11、成像透 镜，12、CCD相机，13、计算机； 图2中a为交叉双缝夹角，在测量过程中夹角从0增加到。【具体实施方式】 利用交叉双缝干设测量满旋光束拓扑荷值的装置，包括化-化激光器1，在该 化-化激光器1发出光束的前进方向上依次设有准直扩束器2、偏振片I3和分束器4,分束 器4的一侧设有已加载计算全息片的反射式空间光调制器5,与反射式空间光调制器5相 对的分束器4的另一侧光路上依次设有偏振片II6、圆孔光阔7、偏振片III8、透射式空间光 调制器9、偏振片IV10、成像透镜11和CCD相机12,由化-化激光器1发出的光束依次经 过准直扩束器2、偏振片I3和分束器4后被分为透射光束和反射光束，反射光束照射在已 加载计算全息片的反射式空间光调制器5上，并W反射方式产生满旋光束，满旋光束直接 照射在偏振片II6上，通过偏振片II6后，利用圆孔光阔7截取+1阶的满旋光束，经过偏振 片III8后，进入已经加载交叉双缝的透射式空间光调制器9,再经过偏振片IV10和成像透镜 11，进入CCD相机12记录光强信息，所述的反射式空间光调制器5、透射式空间光调制器9 和CCD相机12均与计算机13连接，其记录的光强数据由计算机13控制处理。 利用交叉双缝干设测量满旋光束拓扑荷值的方法，包括W下步骤： 步骤一：选择合适的化-化激光器1、准直扩束器2、偏振片I3、偏振片II6、偏振片III8 和偏振片IV10、分束器4、反射式空间光调制器5、圆孔光阔7、透射式空间光调制器9、成像 透镜11、CCD相机12、计算机13,布置好测量当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用交叉双缝干涉测量涡旋光束拓扑荷值的装置，其特征在于：包括He‑Ne激光器（1），在该He‑Ne激光器（1）发出光束的前进方向上依次设有准直扩束器（2）、偏振片Ⅰ（3）和分束器（4），分束器（4）的一侧设有已加载计算全息片的反射式空间光调制器（5），与反射式空间光调制器（5）相对的分束器（4）的另一侧光路上依次设有偏振片Ⅱ（6）、圆孔光阑（7）、偏振片Ⅲ（8）、透射式空间光调制器（9）、偏振片Ⅳ（10）、成像透镜（11）和CCD相机（12），由He‑Ne激光器（1）发出的光束依次经过准直扩束器（2）、偏振片Ⅰ（3）和分束器（4）后被分为透射光束和反射光束，反射光束照射在已加载计算全息片的反射式空间光调制器（5）上，并以反射方式产生涡旋光束，涡旋光束直接照射在偏振片Ⅱ（6）上，通过偏振片Ⅱ（6）后，利用圆孔光阑（7）截取+1阶的涡旋光束，经过偏振片Ⅲ（8）后，进入已经加载交叉双缝的透射式空间光调制器（9），再经过偏振片Ⅳ（10）和成像透镜（11），进入CCD相机（12）记录光强信息，所述的反射式空间光调制器（5）、透射式空间光调制器（9）和CCD相机（12）均与计算机（13）连接，其记录的光强数据由计算机（13）控制处理。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李贺贺，李新忠，王静鸽，李秋泽，甄志强，陈庆东，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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