轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔制造技术

本发明专利技术公开了一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，该谐振腔结构简单，所需光学元件少，巧妙利用镀膜玻璃片或者波片作为腔镜，通过液晶分子实现腔内光子轨道角动量与偏振的调制与耦合。腔内光子不经过空气，整个简并光学谐振腔是一个整体，不会因为抖动导致相位随机变化，系统更加稳定。此外，通过外接电压源可以调节液晶分子两端的电压，进而调节腔内光子轨道角动量与偏振的调制耦合参数。

【技术实现步骤摘要】
轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔
本专利技术涉及光子信息处理以及光场调控
，尤其涉及一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔。
技术介绍
光学谐振腔是能使高频电磁波在其内部持续震荡的空腔，能够提供光能正反馈以及调控腔内光场的特征，在滤波器、光延时器和光调制器等领域发挥着巨大的作用，同时也是激光器的重要组成部分。近年来，量子信息技术的发展使得光学谐振腔有了更为广阔的应用空间。量子信息技术是一门结合量子物理与信息科学的交叉学科，核心是利用粒子的量子特性进行信息编码和处理，例如离子、原子、电子以及光子。其中光子具有多种易于调控的自由度，而光学谐振腔又是束缚光子的一种有效手段，结合光学谐振腔进行光量子信息处理一直是近年来的研究热点。常用的光子自由度包括轨道角动量自由度以及偏振自由度等等，同时能够容纳所有轨道角动量模式的光学谐振腔称之为简并光学谐振腔。根据激光原理，满足传输矩阵为单位矩阵的光学谐振腔即为简并光学谐振腔，可以参见中国专利公开说明书(申请号：CN201711268258.X，公开号：CN108023264A)。简并光学谐振腔可以为具有不同轨道角动量的光子提供存在环境，但根据信息处理需要，光子往往需要在腔内完成轨道角动量的变换，这就需要在腔内放置光场模式调制器件，例如涡旋相位片等等。此外，在实现腔内轨道角动量调控的同时，能够对腔内光子偏振进行调控，甚至实现腔内光子轨道角动量与偏振自由度的耦合将会大大增加信息编码空间，进而能够计算或模拟更多的量子物理现象。因此，实现简并光学谐振腔对光子轨道角动量以及偏振的调制与耦合将大大促进光量子信息技术的发展。虽然简并光学谐振腔日渐成熟，但是目前尚没有实现腔内轨道角动量和偏振耦合的详细方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，在保证其简并条件下，利用特殊排列的液晶分子在腔内实现光子轨道角动量自由度与偏振自由度的调制及耦合。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，包括：多片镀ITO膜的玻璃片或者多片镀ITO膜的玻璃片与多片镀ITO膜的八分之一波片、液晶分子、导线以及电压源；其中：镀ITO膜的玻璃片之间、或者镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面；在两片玻璃片的单侧表面、或者玻璃片与八分之一波片的单侧表面镀99％反射膜，形成镜腔；与液晶分子相邻的两片镀ITO膜的玻璃片表面，或与液晶分子相邻的镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片表面有导线接出，且导线与各自ITO膜导通，与同一液晶分子相邻的ITO膜对应的一对导线接在同一电压源上。一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，包括：两片镀ITO膜的玻璃片、液晶分子、导线以及电压源；其中：两片镀ITO膜的玻璃片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面；两片镀ITO膜的玻璃片相邻的表面均镀有99％反射膜，相邻的表面通过导线接出且与各自的ITO膜导通，接出的导线连接电压源。一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，包括：两片镀ITO膜的玻璃片、两片镀ITO膜的八分之一波片、液晶分子、导线以及电压源；其中：第一片镀ITO膜的玻璃片与第二片镀ITO膜的玻璃片之间、以及第二片镀ITO膜的玻璃片与第一片镀ITO膜的八分之一波片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面，第二片镀ITO膜的玻璃片右表面以及与第一片镀ITO膜的八分之一波片的右表面均镀有99％反射膜，第一片八分之一波片与第二片八分之一波片紧密粘合；与液晶分子相邻的两片镀ITO膜的玻璃片表面，或与液晶分子相邻的镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片表面有导线接出，且导线与各自ITO膜导通，与同一液晶分子相邻的ITO膜对应的一对导线接在同一电压源上。一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，五片镀ITO膜的玻璃片、液晶分子、导线以及电压源；其中：五片镀ITO膜的玻璃片之间填充有液晶分子，则共填充有四层液晶分子，四层液晶分子的光轴均平行于玻璃片表面，前两层液晶分子与后两层液晶分子的方向不同；第二片镀ITO膜的玻璃片右表面与第四片镀ITO膜的玻璃片左表面均镀有99％反射膜；与液晶分子相邻的镀ITO膜玻璃片表面有导线接出，且与各自ITO膜导通，与同一液晶分子相邻的ITO膜对应的一对导线接在同一电压源上。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，该谐振腔结构简单，所需光学元件少，巧妙利用镀膜玻璃片或者波片作为腔镜，通过液晶分子实现腔内光子轨道角动量与偏振的调制与耦合。腔内光子不经过空气，整个简并光学谐振腔是一个整体，不会因为抖动导致相位随机变化，系统更加稳定。此外，通过外接电压源可以调节液晶分子两端的电压，进而调节腔内光子轨道角动量与偏振的调制耦合参数。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的第一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的第二种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的第三种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔的结构示意图；图中，1-镀ITO膜的玻璃片，2-第一种液晶分子，3-99％反射膜，4-导线，5-电压源，6-镀ITO膜的八分之一波片，7-第二种液晶分子。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，包括：多片镀ITO膜的玻璃片或者多片镀ITO膜的玻璃片与多片镀ITO膜的八分之一波片、液晶分子、导线以及电压源；其中：镀ITO膜的玻璃片之间、或者镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面；在两片玻璃片的单侧表面、或者玻璃片与八分之一波片的单侧表面镀99％反射膜，形成镜腔；与液晶分子相邻的两片镀ITO膜的玻璃片表面，或与液晶分子相邻的镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片表面有导线接出，且导线与各自ITO膜导通，与同一液晶分子相邻的ITO膜对应的一对导线接在同一电压源上。本专利技术实施例中，主要考虑三种结构：1)当包含两片镀ITO膜的玻璃片时，两片镀ITO膜的玻璃片相邻的表面均镀有99％反射膜；2)当包含两片镀ITO膜的玻璃片与两片镀ITO膜的八分之一波片时，第一片镀ITO膜的玻璃片与第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，其特征在于，包括：多片镀ITO膜的玻璃片或者多片镀ITO膜的玻璃片与多片镀ITO膜的八分之一波片、液晶分子、导线以及电压源；其中：/n镀ITO膜的玻璃片之间、或者镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面；在两片玻璃片的单侧表面、或者玻璃片与八分之一波片的单侧表面镀99％反射膜，形成镜腔；/n与液晶分子相邻的两片镀ITO膜的玻璃片表面，或与液晶分子相邻的镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片表面有导线接出，且导线与各自ITO膜导通，与同一液晶分子相邻的ITO膜对应的一对导线接在同一电压源上。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，其特征在于，包括：多片镀ITO膜的玻璃片或者多片镀ITO膜的玻璃片与多片镀ITO膜的八分之一波片、液晶分子、导线以及电压源；其中：
镀ITO膜的玻璃片之间、或者镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面；在两片玻璃片的单侧表面、或者玻璃片与八分之一波片的单侧表面镀99％反射膜，形成镜腔；
与液晶分子相邻的两片镀ITO膜的玻璃片表面，或与液晶分子相邻的镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片表面有导线接出，且导线与各自ITO膜导通，与同一液晶分子相邻的ITO膜对应的一对导线接在同一电压源上。


2.根据权利要求1所述的一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，其特征在于，
当包含两片镀ITO膜的玻璃片时，两片镀ITO膜的玻璃片相邻的表面均镀有99％反射膜；
当包含两片镀ITO膜的玻璃片与两片镀ITO膜的八分之一波片时，第一片镀ITO膜的玻璃片与第二片镀ITO膜的玻璃片之间、以及第二片镀ITO膜的玻璃片与第一片镀ITO膜的八分之一波片之间填充有液晶分子，第二片镀ITO膜的玻璃片右表面以及与第一片镀ITO膜的八分之一波片的右表面均镀有99％反射膜，第一片八分之一波片与第二片八分之一波片紧密粘合；
当包含五片镀ITO膜的玻璃片时，五片镀ITO膜的玻璃片之间填充有液晶分子，则共填充有四层液晶分子，前两层液晶分子与后两层液晶分子的方向不同；第二片镀ITO膜的玻璃片右表面与第四片镀ITO膜的玻璃片左表面均镀有99％反射膜。


3.根据权利要求2所述的一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，其特征在于，包含两片镀ITO膜的玻璃片时的液晶分子的方向、包含两片镀ITO膜的玻璃片与两片镀ITO膜的八分之一波片时液晶分子的方向、以及包含五片镀ITO膜的玻璃片时前两层液晶分子的方向满足：
α(r,θ)＝qθ+θ0
其中，(r,θ)表示该液晶分子极坐标，α表示液晶分子光轴与极轴的夹角，q,θ0为常数
包含五片镀ITO膜的玻璃片时后两层液晶分子的方向满足：
α'(r,θ)＝-qθ-θ0
其中，(r,θ)表示液晶分子极坐标，α'表示液晶分子光轴与极轴的夹角。


4.一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，其特征在于，包括：两片镀ITO膜的玻璃片、液晶分子、导线以及电压源；其中：
两片镀ITO膜的玻璃片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面；
两片镀ITO膜的玻璃片相邻的表面均镀有99％反射膜，相邻的表面通过导线接出且与各自的ITO膜导通，接出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨木，刘正昊，廖昱玮，程则迪，许金时，李传锋，郭光灿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34