一种新型的OAM光束检测器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型的OAM光束检测器，其由光刻显影生成的特殊叉形光栅作为主要器件，通过将OAM光束入射到可调扩束器，对轨道角动量(OAM)光束的光束大小进行调整；叉形光栅可以作为OAM光束检测的核心检测元件，对OAM光束或者多个OAM光束进行检测。该装置主要包括可调扩束器，起偏装置，反射镜，半透半反镜，叉形光栅，聚焦透镜，CCD相机等几部分。由于叉形光栅检测具有设备易于获得、灵活检测、检测范围广、可复用性好、操作简单等优点，可以用于OAM光束分复用通信以及实验室等需要检测OAM的场景。的场景。的场景。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的OAM光束检测器


[0001]本专利技术涉及光束检测，具体涉及一种新型的OAM光束检测器，应用于OAM光束的涡旋相位检测领域，以及基于OAM光束的通信模分复用领域。

技术介绍

[0002]OAM(轨道角动量)光束是一种空间上相位非同一分布的光场，其相位在横截面上呈旋转对称分布，中间存在相位奇点，因此呈现“甜甜圈”形状的光强分布，由于其特殊的相位和光强分布，使得其在很多重要的场合都有广泛的应用，如遥感、成像、光通信等领域。
[0003]相比于干涉检测和转换检测，衍射检测具有检测简单，装置操作简单等优点，叉形光栅更是研究广泛的一种光学器件，用叉形光栅进行检测还具有器件易制备、检测拓扑荷范围大等特点。但是基于叉形光栅的拓扑荷检测到目前为止还没有被报道过。
[0004]目前检测方法都存在检测阶数低，操作复杂等缺点，难以实现高阶拓扑荷(大于100)和复用的测量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服了
技术介绍
中所描述的不足，提出了一种新型的OAM光束检测器，易操作，高效率，且具有结构简单，检测阶数高等特点。
[0006]本专利技术为解决其技术问题，提出以下技术方案：
[0007]一种新型的OAM光束检测器，该OAM光束检测器包括：可调扩束器、起偏装置、第一反射镜、半透半反镜、第二反射镜、聚焦透镜、CCD相机，其特征在于，所述OAM光束检测器还包括叉形光栅，其中，所述可调扩束器用于调整待检测OAM光束大小，所述待检测OAM光束通过所述可调扩束器后经过所述起偏装置，而后通过第一反射镜进行反射，经反射的光束由半透半反镜进行分束，其中一束经过二维方向可调的所述叉形光栅进行调制反射，另外一束经第二反射镜直接反射，该两束反射光经由聚焦透镜在焦平面进行远场衍射后通过CCD相机进行光束捕获记录；
[0008]所述叉形光栅整体分成两个区域，两个区域仅仅条纹周期不同，所述叉形光栅设置在保护框架中，所述保护框架镶嵌在移动机械框架中，移动机械框架左侧方设有一个位移螺母，旋转所述位移螺母可以调整保护框架在所述移动机械框架中的位置，从而使叉形光栅左右移动，所述移动机械框架垂直设置在升降台上。
[0009]其中，半透半反镜将反射镜反射的光束分为两束，一束用于检测，一束用于位置参考；
[0010]其中，所述可调扩束器将待检测OAM光束大小调整至合适的大小，且所述可调扩束器由一对透镜对组成，所述透镜对通过螺旋推进的方式调节透镜对之间的距离。
[0011]其中，所述起偏装置由偏振片和可替换半波片组成，通过旋转偏振片的透振方向来匹配激光最大的透振方向，改善激光光束的偏振特性；旋转可替换半波片可以理论上将偏振光的方向进行无损偏转，以匹配叉形光栅的偏振调制方向。
[0012]其中，所述第一反射镜垂直于水平面放置，其反射面和入射光呈45
°
角。所述反射镜为高阈值反射镜，使光束改变90
°
角度，从而扭折光路到半透半反镜。
[0013]其中，所述第二反射镜将由半透半反镜分束的另一束光进行反射，反射后的光束作为参考光路，便于调节特征检测条纹的位置，反射后的光束与所述叉形光栅调制反射后的光束平行。
[0014]所述聚焦透镜将调制后的光束和第二反射镜反射的光进行聚焦成像，便于实际观察特征条纹；所述CCD相机在聚焦透镜的焦平面接收两个光斑，调制后的光斑用于识别OAM光束，未调制的光斑用于参考，便于调整装置。
[0015]本专利技术第一次将叉形光栅引入装置中对OAM光束进行检测，并且能同时检测两束同轴的OAM光束，使得整个检测装置具有操作简单、制作简单、检测效率高以及检测范围广(拓扑荷数从一至数百均有效)等特点。
[0016]可调可调
附图说明
[0017]下面将对所提出的实施例中所使用的附图作简要地介绍，以便更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，显然，下面所描述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。
[0018]图1为本专利技术的新型OAM光束检测器原理结构图；
[0019]图2为本专利技术的叉形光栅刻蚀结构图；
[0020]图3为本专利技术的叉形光栅机械结构图。
[0021]其中：可调扩束器1、起偏装置2、第一反射镜3、半透半反镜4、叉形光栅5、第二反射镜6、聚焦透镜7、CCD相机8。
具体实施方式
[0022]下面将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。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提出一种新型的OAM光束检测器，其一具体实施方式组成结构如图1所示，该OAM光束检测器包括：可调扩束器1、起偏装置2、第一反射镜3、半透半反镜4、叉形光栅5、第二反射镜6、聚焦透镜7、CCD相机8。所采用的可调扩束器是由一对透镜组成，所述一对透镜通过螺旋推进的方式调节透镜对之间的距离，通过调节透镜之间的距离，改变光束入射到叉形光栅的光束尺寸，可以调节出射光斑的大小，以匹配叉形光栅的大小。所述待检测OAM光束通过所述可调扩束器1后经过所述起偏装置2，而后通过第一反射镜3进行反射，经反射的光束由半透半反镜4进行分束，其中一束经过二维方向可调的所述叉形光栅5进行调制反射，另外一束经第二反射镜6直接反射，该两束反射光经由聚焦透镜7在焦平面进行远场衍射后通过CCD相机8进行光束捕获记录，通过对远场特征条纹暗纹数的读取，实现了OAM光束拓扑荷数的检测。
[0024]其中，所述起偏装置2由偏振片和可替换半波片组成，通过旋转偏振片的透振方向
来匹配激光最大的透振方向，改善激光光束的偏振特性；旋转可替换半波片可以理论上将偏振光的方向进行无损偏转，以匹配叉形光栅的偏振调制方向。
[0025]其中，所述第一反射镜3垂直于水平面放置，其反射面和入射光呈45
°
角。所述反射镜为高阈值反射镜，使光束改变90
°
角度，从而扭折光路到半透半反镜。
[0026]其中，所述第二反射镜6将由半透半反镜4分束的另一束光进行反射，反射后的光束作为参考光路，便于调节特征检测条纹的位置，反射后的光束与所述叉形光栅5调制反射后的光束平行。
[0027]所述叉形光栅5在制作上利用图2所示的相位掩膜版光刻显影得到，其显著结构特点是具有两个，第一个特点整体结构是分成两个区域，每个区域的相位奇点位置一致，两个区域的相位奇点均不在器件的中心，分叉数一致(因此在中心内部区域看不见相位奇点，和外部的相位奇点重合了)，用于检测两个同轴的OAM光束，对于单束OAM光束，仅使用中间区域；第二个特点是两个叉形光栅的条纹的周期不同，以便于分离检测不同的OAM光束，这一点是保证检测效果的重要因素；如图3所示，在结构上叉形光栅的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的OAM光束检测器，该OAM光束检测器包括：可调扩束器(1)、起偏装置(2)、第一反射镜(3)、半透半反镜(4)、第二反射镜(6)、聚焦透镜(7)、CCD相机(8)，其特征在于，所述OAM光束检测器还包括叉形光栅(5)，其中，所述可调扩束器(1)用于调整待检测OAM光束大小，所述待检测OAM光束通过所述可调扩束器(1)后经过所述起偏装置(2)，而后通过第一反射镜(3)进行反射，经反射的光束由半透半反镜(4)进行分束，其中一束经过二维方向可调的所述叉形光栅(5)进行调制反射，另外一束经第二反射镜(6)直接反射，该两束反射光经由聚焦透镜(7)在焦平面进行远场衍射后通过CCD相机(8)进行光束捕获记录；所述叉形光栅(5)整体分成两个区域，两个区域仅仅条纹周期不同，所述叉形光栅(5)设置在保护框架中，所述保护框架镶嵌在移动机械框架中，移动机械框架左侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：江新华，王安廷，姚俊娜，张家琅，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：