一种时空涡旋光束的测量装置，在所述的时空涡旋光束的传输方向依次设置衍射模块和成像处理模块；所述的时空涡旋光束经所述的衍射模块使该时空涡旋光束的光谱在空间上展开，形成衍射图案；所述的成像处理模块对入射的衍射图案进行成像，获得时空涡旋光束的拓扑荷值。本发明专利技术结构简单，可以直接快速的检测入射光束的轨道角动量的拓扑荷值，不需要算法来恢复轨道角动量的拓扑荷值。可以用在不同波段的时空涡旋光束的检测，波长可覆盖深紫外，紫外，可见光，及中远红外等整个光波波段和太赫兹波段。在基于时空涡旋光束的光通信方面有重大应用，为实现基于时空涡旋光束的光通信提供了快速检测的方法和装置。检测的方法和装置。检测的方法和装置。
【技术实现步骤摘要】
一种时空涡旋光束的测量装置
[0001]本专利技术涉及时空涡旋光束的检测领域，具体是一种时空涡旋光束的拓扑荷值测量装置。
技术介绍
[0002]时空涡旋光束在物理，化学，生物等科学领域有着潜在的重要应用。不同于以往常规的空间涡旋光束，时空涡旋光束的涡旋相位面存在于时空平面，以往的检测涡旋光束的方法并不能用来检测时空涡旋光束的拓扑荷值。当前测量时空涡旋光束的拓扑荷值的方法比较少，一般采用光学干涉的方法并需要经过复杂算法处理才能检测出原来入射光束的时空拓扑荷值。且速度很慢，不能实时识别，装置和算法都比较复杂。如何简单的实现快速检测时空涡旋光束的拓扑荷值是当前的一个难题。
技术实现思路
[0003]为了方便快速的检测时空涡旋光束的拓扑荷值，本专利技术提供一种时空涡旋光束的测量装置，通过衍射光学元件来衍射原来的入射光束，形成的特殊衍射图样，经摄像光学元件成像后，通过拍摄的图案可以获得入射光束的拓扑荷值。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下：
[0005]一种时空涡旋光束的测量装置，其特点在于，在所述的时空涡旋光束的传输方向依次设置衍射模块和成像处理模块；
[0006]所述的时空涡旋光束经所述的衍射模块使该时空涡旋光束的光谱在空间上展开，形成衍射图案；
[0007]所述的成像处理模块对入射的衍射图案进行成像，获得时空涡旋光束的拓扑荷值。
[0008]所述的衍射图案的光斑具有N+1瓣，则所述的时空涡旋光束的拓扑荷值为N。
[0009]所述的衍射模块包括衍射元件。
[0010]所述的衍射元件是光栅、棱镜，微光学衍射元件(DOE)，或者是超材料超表面衍射光学元件。
[0011]所述的衍射模块还包括设置在衍射元件后、同光轴的准直元件。
[0012]所述的准直元件是透镜、反射镜，或者是可变焦的液晶透镜，或者是超表面超材料透镜。
[0013]所述的衍射元件出射的衍射光束的宽度小于所述的准直元件的直径，使所有衍射光束入射所述的准直元件。
[0014]所述的衍射元件放置在所述的旋转装置上，用以控制入射光束的入射角度。
[0015]所述的成像处理模块包括成像元件。
[0016]所述的成像元件是电荷耦合器件(CCD)，或者是互补金属氧化物半导体器件(CMOS)。
[0017]所述的成像元件与计算机相连。
[0018]与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
[0019](1)通过把难以分辨携带有不同拓扑荷值的时空涡旋光束和衍射图案进行关联，通过入射光束的自身衍射图案，即可以获得入射时空涡旋光束的拓扑荷值，由于衍射过程是光学过程，无需外加处理，因此可以实现高速检测。
[0020](2)本装置结构简单，易于搭建，经济实惠，可快速的，实时的检测入射时空涡旋的拓扑荷值。
[0021](3)通过使用不同波段的衍射光学元件，可以实现不同波段的时空涡旋光束的拓扑荷值的检测。
[0022](4)通过旋转装置，可以方便调节衍射光束的角度，使得所拍摄的衍射图案显示清晰。
[0023](5)在光通信，光镊，微粒子捕获和迁移，离子加速，显微成像，生物成像等方面有重要应用价值。
[0024](6)本专利技术装置结构紧凑，对于拓展时空涡旋光束的应用有重要的意义。
附图说明
[0025]图1是本专利技术时空涡旋光束的测量装置的光路图
[0026]图2是本专利技术时空涡旋光束的测量装置的实施例示意图
[0027]图3是本专利技术所拍摄的拓扑荷值为1的时空涡旋光束的衍射图案
[0028]图4是本专利技术所拍摄的拓扑荷值为2的时空涡旋光束的衍射图案
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明，但是不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0030]请参阅图1，图1是本专利技术时空涡旋光束的测量装置的光路图，如图所示，一种时空涡旋光束的测量装置，在所述的时空涡旋光束的传输方向依次设置衍射模块1和成像处理模块2；所述的时空涡旋光束经所述的衍射模块1使该时空涡旋光束的光谱在空间上展开，形成衍射图案；所述的成像处理模块2对入射的衍射图案进行成像，获得时空涡旋光束的拓扑荷值。所述的衍射图案的光斑具有N+1瓣，则所述的时空涡旋光束的拓扑荷值为N。
[0031]图2是本专利技术时空涡旋光束的测量装置的实施例示意图，如图所示，入射的时空涡旋光束，入射到衍射光栅3，经衍射后，被准直元件熔融石英透镜5准直后，进入摄像元件成像CCD6,该成像CCD6拍摄入射光束的光强分布图，然后传输到软件控制系统7，由软件控制系统7处理所拍摄的图片，并实现入射时空涡旋光束拓扑荷值的检测。
[0032]实验中CCD所拍摄的拓扑荷值为1和2的入射时空涡旋光束的衍射图案，分别如图3和图4所示。入射光束为拓扑荷值为1的时空涡旋光束，衍射图中有2个光斑且中间有1个间隔，说明入射时空涡旋光束的拓扑荷值为1。入射光束为拓扑荷值为2的时空涡旋光束，衍射图中有3个光斑且中间有2个间隔，说明入射时空涡旋光束的拓扑荷值为2。有N个间隔说明入射光束的拓扑荷值为N。
[0033]通过实验表明，本专利技术通过简单的光学装置，入射光束自身的衍射，通过识别衍射图样即可检测时空涡旋光束的拓扑荷值，方法简单，装置简便，成本低，速度快，这将促进时
空涡旋光束的应用。比如基于时空涡旋光束的高速光通信等，这将进一步提高光通信的容量等。该实验装置结构简单易于调节，可以实现快速实时的检测，具有好的潜在应用价值。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种时空涡旋光束的测量装置，其特征在于，在所述的时空涡旋光束的传输方向依次设置衍射模块(1)和成像处理模块(2)；所述的时空涡旋光束经所述的衍射模块(1)使该时空涡旋光束的光谱在空间上展开，形成衍射图案；所述的成像处理模块(2)对入射的衍射图案进行成像，获得时空涡旋光束的拓扑荷值。2.根据权利要求1所述的时空涡旋光束的测量装置，其特征在于，所述的衍射图案的光斑具有N+1瓣，则所述的时空涡旋光束的拓扑荷值为N。3.根据权利要求1或2所述的时空涡旋光束的测量装置，其特征在于，所述的衍射模块(1)包括衍射元件(3)。4.根据权利要求3所述的时空涡旋光束的测量装置，其特征在于，所述的衍射元件(3)是光栅、棱镜，微光学衍射元件(DOE)，或者是超材料超表面衍射光学元件。5.根据权利要求3所述的时空涡旋光束的测量装置，其特征在于，所述的衍射模块(1)还包括设置在衍射元件(3)后、同光轴的准直元件(5)。6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，黄舜林，王鹏，申雄，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。