一种任意奇点光束阶数检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种任意奇点光束阶数检测装置及方法，所述装置包括：用于生成具有正交线偏振分量的任意拓扑荷数和偏振阶数的奇点光的奇点光束产生模块；用于生成沿预设角度线性偏振的参考光的参考光束产生模块；用于使入射的所述奇点光和所述参考光的水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉的偏振分离干涉模块；用于对干涉光强分布进行探测的光强检测模块。本发明专利技术通过将任意偏振态的光束进行水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉，通过分析干涉条纹，实现对任意奇点光束拓扑荷数与偏振阶数的准确检测，具有检测效率高、适用范围广的优点。

A device and method for detecting the order of arbitrary singular point beam

【技术实现步骤摘要】
一种任意奇点光束阶数检测装置及方法
本专利技术涉及信息光学
，尤其涉及的是一种任意奇点光束阶数检测装置及方法，适用于检测任意奇点光束的拓扑荷数和偏振阶数。
技术介绍
结构光束由于具有空间变化的场分布而吸引了广泛关注。携带轨道角动量(OrbitalAngularMomentum，OAM)的涡旋光(VortexBeam，VB)和柱矢量光(CylindricalVectorBeam，CVB)是被广泛研究的两种典型奇点光束，分别具有相位奇点和偏振奇点。他们都具有环形的强度分布，以及由于中心奇点而产生的暗点。由于其独特的光学特性，涡旋光和柱矢量光已经广泛应用于从光通信、光学操纵、光学成像到量子信息处理的各种应用中。通常，同时具有相位奇异性奇点和偏振奇异奇点性的光束同时也能为光束操纵提供更多自由度。这些光束也称为圆柱矢量涡旋光(VectorVortexBeam，CVVB)，在光学操纵领域引起了广泛关注。研究人员提出了许多奇点光束的产生方法。但是，在产生高质量的奇点光束之外，有效识别其拓扑荷数和偏振阶数也至关重要。由于奇点光束的空间场分布互不相同，关于其拓扑荷数和偏振阶数的检测方法也应有所不同。通常，干涉法用于确定VB的拓扑荷数，检偏器则广泛用于检测CVB和CVVB的偏振阶数。然而，目前仍缺乏一套通用且行之有效的方法用以检测任意奇点光束的拓扑荷和偏振阶数。因此，针对上述缺陷，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种任意奇点光束阶数检测的装置及方法，利用偏振敏感的闪耀光栅对入射奇点光和参考光(入射的45°线偏振奇点光和45°线偏振参考光)进行水平与垂直偏振分量的分离和相互干涉，通过分析闪耀光栅后的孔径后所产生干涉条纹，实现涡旋光束拓扑荷数检测，整个系统光路结构相对简单合理、检测现象直观易读，现实中易于操作，耗时短，不仅能准确测量拓扑荷数值，还能测量偏振阶数。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种任意奇点光束阶数检测装置，其中，所述任意奇点光束阶数检测装置包括：用于生成具有正交线偏振分量的任意拓扑荷数和偏振阶数的奇点光的奇点光束产生模块；用于生成沿预设角度线性偏振的参考光的参考光束产生模块；用于使入射的所述奇点光和所述参考光的水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉的偏振分离干涉模块；用于对干涉光强分布进行探测的光强检测模块。所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，所述奇点光束产生模块包括：用于产生高斯光束的光源；设置在所述光源后方，用于调节所述高斯光束的偏振的起偏器；用于改变偏振方向和相位的奇点光发生装置；设置在所述奇点光发生装置后方，用于改变所述奇点光的偏振方向的第一偏振片。所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，所述参考光束产生模块包括：设置在所述起偏器后方，用于将经过所述起偏器调整后高斯光束分成两束的分束装置；设置在所述分束装置下方，用于改变光路方向的第一转向装置；设置在所述第一转向装置后方，用于改变偏振方向的第二偏振片；设置在所述第二偏振片后方，用于改变光路方向的第二转向装置；设置在所述第一偏振片后方并设置在所述第二转向装置上方，用于将偏振态调整后的奇点光和参考光进行合并的合束装置。所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，所述分束装置用于将经过所述起偏器调整后高斯光束分成两束，一束用于产生所述奇点光，一束用于产生所述参考光；所述奇点光发生装置设置在所述分束装置后方。所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，所述偏振分离干涉模块包括用于将入射光束的水平和垂直偏振分量以不同的反射角反射回去，使不同偏振分量空间分离的闪耀光栅；所述闪耀光栅设置在合束装置后方。所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，所述光强检测模块包括用于记录干涉条纹信息的光强探测装置；所述光强探测装置设置在所述闪耀光栅下方。所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，所述光源为波长为1550nm的激光器；所述起偏器为格兰棱镜；所述分束装置为偏振分束器；所述奇点光发生装置为超表面；所述第一偏振片和所述第二偏振片分别为四分之一玻片和半波片；所述第一转向装置和所述第二转向装置均为平面镜；所述合束装置为偏振合束器；所述闪耀光栅为反射式相位型空间光调制器；所述光强探测装置为CCD相机。所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，所述奇点光与所述参考光共轴入射至所述闪耀光栅上。一种基于所述的任意奇点光束阶数检测装置的任意奇点光束阶数检测方法，其中，所述任意奇点光束阶数检测方法包括以下步骤：步骤A，经过光源、起偏器和分束装置产生强相干性的两束子光束，分别为第一子光束和第二子光束；步骤B，所述第一子光束经过奇点光发生装置和第一偏振片后产生45°线偏振的奇点光；步骤C，所述第二子光束经过第一转向装置、第二偏振片和第二转向装置后产生45°线偏振的参考光；步骤D，所述45°线偏振的奇点光和所述45°线偏振的参考光经过合束装置后投射到偏振敏感的闪耀光栅上，实现水平和垂直偏振分量的分离和干涉；步骤E，通过光强探测装置读取干涉图样，并通过分析得到干涉图样中携带的奇点光束拓扑荷数和偏振阶数信息。所述的任意奇点光束阶数检测方法，其中，通过偏振敏感的所述闪耀光栅后，光束垂直偏振分量以与入射角相同的反射角反射，光束水平偏振分量以大于入射角的反射角衍射。有益效果：本专利技术提供的一种任意奇点光束阶数检测装置及方法，所述装置包括：用于生成具有正交线偏振分量的任意拓扑荷数和偏振阶数的奇点光的奇点光束产生模块；用于生成沿预设角度线性偏振的参考光的参考光束产生模块；用于使入射的所述奇点光和所述参考光的水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉的偏振分离干涉模块；用于对干涉光强分布进行探测的光强检测模块。本专利技术通过将任意偏振态的光束进行水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉，通过分析干涉条纹，实现对任意奇点光束拓扑荷数与偏振阶数的准确检测，具有检测效率高、适用范围广的优点。附图说明图1是本专利技术任意奇点光束阶数检测装置的较佳实施例的结构示意图。图2是本专利技术任意奇点光束阶数检测装置的较佳实施例各个模块具体组成结构(即整个光路结构)的原理图。图3是本专利技术任意奇点光束阶数检测方法的的较佳实施例的流程图。图4是本专利技术任意奇点光束阶数检测方法中产生涡旋光的装置示意图。图5图是本专利技术任意奇点光束阶数检测方法中产生圆柱矢量涡旋光的装置示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1是本专利技术任意奇点光束阶数检测装置的较佳实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述任意奇点光束阶数检测装置包括：/n用于生成具有正交线偏振分量的任意拓扑荷数和偏振阶数的奇点光的奇点光束产生模块；/n用于生成沿预设角度线性偏振的参考光的参考光束产生模块；/n用于使入射的所述奇点光和所述参考光的水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉的偏振分离干涉模块；/n用于对干涉光强分布进行探测的光强检测模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述任意奇点光束阶数检测装置包括：
用于生成具有正交线偏振分量的任意拓扑荷数和偏振阶数的奇点光的奇点光束产生模块；
用于生成沿预设角度线性偏振的参考光的参考光束产生模块；
用于使入射的所述奇点光和所述参考光的水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉的偏振分离干涉模块；
用于对干涉光强分布进行探测的光强检测模块。


2.根据权利要求1所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述奇点光束产生模块包括：
用于产生高斯光束的光源；
设置在所述光源后方，用于调节所述高斯光束的偏振的起偏器；
用于改变偏振方向和相位的奇点光发生装置；
设置在所述奇点光发生装置后方，用于改变所述奇点光的偏振方向的第一偏振片。


3.根据权利要求2所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述参考光束产生模块包括：
设置在所述起偏器后方，用于将经过所述起偏器调整后高斯光束分成两束的分束装置；
设置在所述分束装置下方，用于改变光路方向的第一转向装置；
设置在所述第一转向装置后方，用于改变偏振方向的第二偏振片；
设置在所述第二偏振片后方，用于改变光路方向的第二转向装置；
设置在所述第一偏振片后方并设置在所述第二转向装置上方，用于将偏振态调整后的奇点光和参考光进行合并的合束装置。


4.根据权利要求3所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述分束装置用于将经过所述起偏器调整后高斯光束分成两束，一束用于产生所述奇点光，一束用于产生所述参考光；
所述奇点光发生装置设置在所述分束装置后方。


5.根据权利要求3所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述偏振分离干涉模块包括用于将入射光束的水平和垂直偏振分量以不同的反射角反射回去，使不同偏振分量空间分离的闪耀光栅；
所述闪耀光栅设置在合束装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑛，王穗玲，贺炎亮，陈学钰，谢智强，刘俊敏，苏明样，陈书青，赵改清，高艳霞，范滇元，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44