光子自旋-轨道角动量联合模式的测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光子自旋‑轨道角动量联合模式的测量方法及测量系统，其中所述的测量方法包括以下步骤：将待测的带有自旋‑轨道角动量的光场垂直输入到至(x,y)平面，且光场中心与该平面中心对准；对带有螺旋波前的左旋圆偏振态入射光引入相位调制Q

Measurement method and system of photon spin orbit angular momentum joint mode

【技术实现步骤摘要】
光子自旋-轨道角动量联合模式的测量方法及测量系统
本专利技术涉及光通信
，更具体的，涉及一种光子自旋-轨道角动量联合模式的测量方法及测量系统。
技术介绍
近几十年来，计算机、互联网和物联网等信息技术不断发展，全球数据呈爆发式增长，这对数据传输容量提出巨大挑战。光通信是数据传输的主要方式，利用传统的复用技术包括时分复用、波分复用、偏振复用和高阶调制格式等来提高其传输容量已难于满足需求。因此空间模分复用成为目前进一步提高通信容量的热门研究方向。空间模分复用是指光场在信道传输时，会产生多个正交空间模式，通过将数据调制到不同的空间模式，在单个信道实现多组数据同时传输。在众多模分复用方案中，基于光子自旋角动量(spinangularmomentum,SAM)和轨道角动量(orbitalangularmomentum,OAM)联合的模分复用因其模式特有的对称性以及与光子角动量的内在关联而受到广泛关注，具备进一步大幅度提升数据传输容量的潜力。然而实现基于SAM-OAM模分复用的光通信系统面临诸多关键问题。其中极为关键的一个问题就是对SA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子自旋-轨道角动量联合模式的测量方法，其特征在于：所述的该方法包括以下步骤：/nS1：将待测的带有自旋-轨道角动量的光场垂直输入到至(x,y)平面，且光场中心与该平面中心对准；假设光子自旋角动量

【技术特征摘要】
1.一种光子自旋-轨道角动量联合模式的测量方法，其特征在于：所述的该方法包括以下步骤：
S1：将待测的带有自旋-轨道角动量的光场垂直输入到至(x,y)平面，且光场中心与该平面中心对准；假设光子自旋角动量其中σ＝±1，其与光场的偏振态密切相关，σ＝1为左旋圆偏振态，σ＝-1为右旋圆偏振态；光子轨道角动量其中l＝0,±1,±2,±3...与光场的螺旋波前相联系；设输入光场的波前相位可表示为exp(ilθ)；其中l为拓扑荷数即轨道角动量模式；θ为方位角；i为虚数单位；
S2：对带有螺旋波前的左旋圆偏振态入射光引入相位调制QL(x,y)，对带有螺旋波前的右旋圆偏振入射光引入相位调制QR(x,y)；带有不同自旋角动量的光场沿着螺旋线展开并被分离到(u,v)平面上不同位置；
S3：对带有螺旋波前的左旋圆偏振入射光引入补偿相位PL(x,y)，对带有螺旋波前的右旋圆偏振入射光引入补偿相位PR(x,y)，使得输入光场的波前相位exp(ilθ)变换为横向线性相位其中，β为尺度缩放因子；
S4：将经过(u,v)平面的光场汇聚在(m,n)平面不同位置，该过程满足光学傅里叶变换，自旋和轨道角动量模式对应的空间位置(m,n)可表示为：



式中，Δm表示入射的不同自旋角动量光场在(m,n)平面沿着m轴相反方向的偏移量，λ为输入光场的波长，f为输出凸透镜的焦距；
S5：检测(m,n)平面的光强分布，从而测量输入光场的自旋-轨道角动量联合模式，或解调输入光场的自旋-轨道角动量联合模式。


2.根据权利要求1所述的光子自旋-轨道角动量联合模式的测量方法，其特征在于：在步骤S2之后，步骤S3之前，还需要对不同自旋角动量模式引入相同相位Qnp(x,y)，其中Qnp(x,y)满足：



其中，d表示凸透镜的焦距。


3.根据权利要求2所述的光子自旋-轨道角动量联合模式的测量方法，其特征在于：在步骤S2中，所述的QL(x,y),QR(x,y)满足：






式中，k表示入射光场在相位调制之后、补偿相位之前的传播波数；d表示凸透镜的焦距；a、r0均为对数螺旋变换的相关参数，即r0表示映射到(u,v)平面的原点对应(x,y)平面的位置信息，a表示对数螺旋线的变化快慢...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钰杰，王柏铭，闻远辉，余思远，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44