【技术实现步骤摘要】
测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法及系统
本专利技术涉及光学测量领域，特别涉及一种测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法及系统。
技术介绍
涡旋光束即相位为exp的光束，其每一个光子都携带一个轨道角动量其中，l为拓扑荷数。涡旋光束在激光微粒俘获、显微操控、信息编码以及光学信息传输方面有着巨大的应用前景。因此，对涡旋光束拓扑荷的测量是一项非常重要的工作，其在激光加工、光镊以及原子冷却等方面有着独特的优势。奇点是光场中某些参数无法定义的点。在完全相干的条件下，涡旋光束中心光强为零，相位呈现螺旋结构渐变，其交叉中点相位不确定，即为相位奇点。然而当相干度降低，涡旋光束的中心光强不再为零，逐渐变成实心，原本定义的相位奇点逐渐消失，但在2004年，Palacios等人提出，当相干度降低，在涡旋光的空间相干结构里，稳定存在着一种奇点，叫作相干奇点。目前，针对完全相干光束，我们已经有了比较全面的拓扑荷测量技术。然而，当相干度降低，原有的方法将逐渐失效。针对完全相干或相干度较高的涡旋光束，测量拓扑荷的方...
【技术保护点】
1.测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，包括：/n将部分相干涡旋光束入射至双缝并发生干涉；/n将干涉后的部分相干涡旋光束聚焦至纯相位空间光调制器的接收屏上；/n通过所述纯相位空间光调制器对接收屏上部分相干涡旋光束的中心引入三次不同相位赋值的扰动；/n对扰动后的部分相干涡旋光束进行傅里叶变换，并记录三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强；/n根据三次不同相位赋值和三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强，基于反傅里叶变换计算得到所述干涉后聚焦的部分相干涡旋光束的交叉谱密度函数；/n绘出交叉谱密度函数的相位分布图，所述相位分布图中相干奇点数目的一半即为拓扑荷数，根据...
【技术特征摘要】
1.测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，包括：
将部分相干涡旋光束入射至双缝并发生干涉；
将干涉后的部分相干涡旋光束聚焦至纯相位空间光调制器的接收屏上；
通过所述纯相位空间光调制器对接收屏上部分相干涡旋光束的中心引入三次不同相位赋值的扰动；
对扰动后的部分相干涡旋光束进行傅里叶变换，并记录三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强；
根据三次不同相位赋值和三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强，基于反傅里叶变换计算得到所述干涉后聚焦的部分相干涡旋光束的交叉谱密度函数；
绘出交叉谱密度函数的相位分布图，所述相位分布图中相干奇点数目的一半即为拓扑荷数，根据相干奇点周围相位变化的旋向确定拓扑荷正负，其中逆时针为正，顺时针为负。
2.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述部分相干涡旋光束入射至双缝，其交叉谱密度表达式为：
其中，双缝紧挨着部分相干涡旋光束的源平面，W1(r1,r2)表示经过双缝前也就是源平面的部分相干涡旋光束的交叉谱密度表达式，H(r1)H*(r2)表示双缝函数，x1,x2,y1,y2为光束在源平面的坐标，b是狭缝宽度，2a+b是双缝中心点间距，p是部分相干涡旋光束的径向指数模式取0,l为部分相干涡旋光束的拓扑荷数(TC),σg为光束的横向相干宽度，“*”是复共轭,ω0为束腰,Hx为厄米多项式，q是电荷值，Am和Bm是模拟双缝的函数的系数。
3.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述将干涉后的部分相干涡旋光束聚焦至纯相位空间光调制器的接收屏上，具体包括：
通过第一透镜将干涉后的部分相干涡旋光束聚焦至反射式纯相位空间光调制器的接收屏上。
4.如权利要求3所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述干涉后的部分相干涡旋光束经过第一透镜聚焦后的部分相干涡旋光束的交叉谱密度表达式为：
其中，A,B,C,D是光学系统的传输矩阵的元素，当光束经过第一透镜传输并聚焦时，B＝f；D＝1。U＝(u,v)为矢量坐标，u1,v1,u2,v2是光束在空间光调制器接收屏平面的坐标，f是第一透镜的焦距，z是传输的距离，这里等于透镜的焦距。
5.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述根据三次不同相位...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵承良，陈天池，卢兴园，蔡阳健，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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