一种同时产生多路多轨道角动量态复用光束的方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种同时生成多路多轨道角动量态复用光束的方法与系统。本发明专利技术设计了可同时生成多路多轨道角动量态复用光束的纯相位光栅，当基模高斯光束入射时，衍射场为多路多轨道角动量态复用光束。通过调整光栅的相关参数可以实现衍射场中多轨道角动量态复用光束的光束数量、各路光束的传输方向及轨道角动量模式分布等自由度的任意调控。此外，光栅的计算无需迭代，生成速度快。本发明专利技术的一种同时生成多路多轨道角动量态的系统，结构简单，体积较小，易于控制，可广泛应用于光网络、光互连等前沿领域。等前沿领域。等前沿领域。

【技术实现步骤摘要】
一种同时产生多路多轨道角动量态复用光束的方法与系统

：
[0001]本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种同时产生多路多轨道角动量复用光束的方法与系统。

技术介绍

[0002]与宏观物体类似，光子不仅携带有线性动量，还携带有角动量。光子的角动量包括自旋角动量(spin angular momentum,SAM)和轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)两部分，其中，SAM描述了光的偏振特性，它的本征值可为
±
1，对应于宏观的左右旋圆偏振态；OAM描述了光波前的性质，它的本征值可以取任何整数，对应于光束的螺旋波前。之前的研究表明，复振幅表达式中含有螺旋相位项的光束携带有OAM，其中l为角量子数，也称为拓扑荷数、OAM态，是OAM的本征值，决定了涡旋光束携带的OAM多少，为角向坐标。这种携带有OAM的光束由于具有螺旋形相位使得其与平面波的干涉场呈涡旋形分布，因此通常被称为涡旋光束。涡旋光束的波前呈螺旋形，中心存在相位奇点，横截面光强分布呈甜甜圈状。涡旋光束携带的OAM进一步拓展了光场的自由度，使其在超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时产生多路多轨道角动量态复用光束的纯相位光栅，其特征在于：(1)可以将一束基模高斯光束同时调制为多路沿不同方向传输的多轨道角动量态复用光束；(2)其光栅透过率函数的设计思路如下所示：对于同时生成多个衍射级，且每个衍射级均为多种轨道角动量模式复用光束的目标光场，所期望的光栅透过率函数T
d
(x,y)可以傅里叶展开为：其中，m、n分别为x方向、y方向的衍射级次，T
m
、T
n
分别为x方向、y方向的光栅常数，c
m,n
为傅里叶系数，其实质为位于衍射级(m,n)处光场的复振幅分布，可以表示为：其中，l
m.n,k
(k＝1,2,
…
,K)为位于衍射级(m,n)处光束所包含的K种轨道角动量态，|c
m,n,k
|和ρ
m,n,k
为位于衍射级(m,n)处光束所包含的第k种轨道角动量态对应的振幅和相位，为角向坐标；可以通过设定|c
m,n
|是否为0来决定衍射级次(m,n)是否存在；在衍射级次(m,n)存在的情况下，可以通过设定参数T
x
和T
y
来决定位于衍射级次(m,n)处光束的传输方向，可以通过设定参数l
m.n,k
，|c
m,n,k
|(k＝1,2,
…
,K)来控制位于衍射级次(m,n)处光束的轨道角动量态分布；所期望的光栅透过率函数T
d
(x,y)为复振幅形式，可以分为两部分，对于振幅调制部分，采用棋盘相格模拟振幅调制的方法，通过纯相位光栅实现了振幅调制，而后再叠加所期望的光栅透过率函数的相位调制部分，进而采用纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：付时尧，尚紫君，高春清，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：