一种径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统技术方案

本发明专利技术实施例是关于一种径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统，包括用于产生径向偏振反常涡旋光束与径向偏振完美涡旋光束的涡旋光束产生模块、用于形成不同强度湍流环境的水下湍流环境模块以及用于将两束涡旋光干涉后的光强信息进行接收的干涉图样接收模块；涡旋光束产生模块依次与所述水下湍流环境模块和干涉图样接收模块连接。实现了径向偏振反常涡旋光束与完美涡旋光束干涉叠加，再经过水下湍流环境后，通过CCD相机获得光强信息，从而在PC上通过干涉图样的光强闪烁程度，从而判断拓扑荷数不同的干涉叠加涡旋受湍流环境影响的大小。大小。大小。

A system for underwater propagation of radial polarized vortex beam interference

【技术实现步骤摘要】
一种径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统


[0001]本专利技术涉及一种激光通信与水下光通信
，具体涉及一种径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统。

技术介绍

[0002]近年来，激光技术的不断发展，使得其在众多领域，如信息通讯、生物、材料、化学、国防等方面有着广泛的应用。研究中，一种具有轨道角动量(orbital an
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gularmomentum，OAM)的涡旋光束引起了学者们的注意。不同于普通的高斯光束，OAM可以提供相当数量的复用信道用于信息传输。携带OAM的光子有着更高的安全性、保密性和隐蔽性，故而涡旋光束在光通讯领域中具有较高的研究意义。
[0003]随着水下光通信、水下目标探测等领域的兴起，激光束在水环境中的传输特性成为近几年的研究热点。与大气环境相比，水下光通信面临着巨大挑战。当涡旋光束在湍流中传输时，无规则、随机运动的湍流环境会对光束造成光束扩展，退偏效应，退相干效应，光束抖动等负面影响从而影响涡旋光束的传输质量，因此需要寻找合适的方法来提高涡旋光束的抗湍流能力。为此很多学者开展了关于波源处偏振调控方面的研究，径向偏振光束即为其中的一种。在现有研究中对反常涡旋光束与其他涡旋光束的干涉在水下传输特性研究较少，同时对径向偏振反常涡旋光束与完美涡旋光束的研究较少。
[0004]本专利技术基于上述问题对径向偏振反常涡旋光束与完美涡旋光束干涉在水下湍流中的传输特性进行研究。这对提高涡旋光束的在水下的传输性能，具有重要的现实意义，尤其在水下光通信和水下目标探测等领域的应用具有潜在的指导意义和工程价值。
[0005]需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例的目的在于提供一种径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的方法，实现了径向偏振反常涡旋光束与完美涡旋光束干涉叠加，从而判断拓扑荷数不同的干涉叠加涡旋受湍流环境影响的大小。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]该径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统，包括用于产生径向偏振反常涡旋光束与径向偏振完美涡旋光束的涡旋光束产生模块、用于形成不同强度湍流环境的水下湍流环境模块以及用于将两束涡旋光干涉后的光强信息进行接收的干涉图样接收模块；
[0009]所述涡旋光束产生模块依次与所述水下湍流环境模块和干涉图样接收模块连接。
[0010]进一步地，上述的涡旋光束产生模块包括He
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Ne激光器、准直扩束器、第一分束器、第一起偏器、空间光调制器、第一径向偏振转换器、反射镜、第二起偏器、消偏振分束器、反射式空间光调制器、第二计算器、傅里叶透镜、第二径向偏振转换器和第二分束器)；
[0011]所述He
‑
Ne激光器的输出端与所述准直扩束器的输入端连接，所述准直扩束器的
输出端与所述第一分束器的输入端连接；所述第一分束器的输出端分成两路光束，一路依次与所述第一起偏器)、空间光调制器、第一径向偏振转换器、反射镜和第二分束器连接，另外一路依次与所述第二起偏器、消偏振分束器、第二径向偏振转换器和第二分束器连接；
[0012]所述消偏振分束器依次连接有所述傅里叶透镜、反射式空间光调制器和第二计算器。
[0013]进一步地，上述涡旋光束产生模块还包括第一计算器，所述第一计算器与所述空间光调制器连接。
[0014]进一步地，上述准直扩束器由两个焦点重合的凸透镜组成。
[0015]进一步地，上述湍流环境模块包括水槽和湍流产生器；所述水槽与所述第二分束器的输出端连接，所述湍流产生器设置于所述水槽上。
[0016]进一步地，上述干涉图样接收模块包括用于调整偏振角度的偏振片、用于调整光斑大小的光阑和CCD相机；
[0017]所述偏振片的输入端与所述水槽(16)连接，所述偏振片的输出端依次连接有光阑和CCD相机。
[0018]本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0019]本专利技术提供一种径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统，实现了径向偏振反常涡旋光束与完美涡旋光束干涉叠加，再经过水下湍流环境后，通过CCD相机获得光强信息，从而在PC上通过干涉图样的光强闪烁程度，从而判断拓扑荷数不同的干涉叠加涡旋受湍流环境影响的大小。
附图说明
[0020]图1是本专利技术工作原理图。
[0021]图2是本专利技术涡旋光产生模块中所需的贝塞尔涡旋光束的灰度相位图；
[0022]图3是本专利技术涡旋光产生模块中所需的反常涡旋光束的灰度相位图。
[0023]图中，1.He
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Ne激光器、2.准直扩束器、3.第一分束器、4.第一起偏器、5.空间光调制器、6.第一计算器、7.第一径向偏振转换器、8.反射镜、9.第二起偏器、10.消偏振分束器、11.反射式空间光调制器、12.第二计算器、13.傅里叶透镜、14.第二径向偏振转换器、15.第二分束器、16.水槽、17.湍流产生器、18.偏振片、19.光阑、20.CCD相机。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0025]如图1所示径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统包括涡旋光束产生模块(径向偏振反常涡旋和径向偏振完美涡旋的产生)、湍流环境模块、干涉图样接收模块。其中：所述涡旋光束产生模块用于产生径向偏振反常涡旋光束、径向偏振完美涡旋光束；所述水下湍流环境模块用于形成不同强度的湍流环境；所述干涉图样接收模块用于将两束涡旋光干涉后的光强信息进行接收(径向偏振反常涡旋光束+径向偏振完美涡旋光束)。
[0026]其中，涡旋光束产生模块包括He
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Ne激光器1、准直扩束器2、分束器3、第二起偏器4、空间光调制器5、第一计算器6、径向偏振转换器7、第二起偏器9、消偏振分束器10、反射式空间光调制器11、第二计算器12、傅里叶透镜13、径向偏振转换器14和第二分束器15。
[0027]准直扩束器2由两个焦点重合的凸透镜组成，用于改善光束的方向性，减少由于涡旋光束在干涉时产生的附加相位，压缩光束的发散角，使在计算机上观察到的涡旋光束光强分布均匀。
[0028]径向偏振转换器7和径向偏振转换器14用于将线偏振光转化为径向偏振涡旋光束。
[0029]第一计算器用于将反常涡旋光束的螺旋相位图加载到空间光调制器5上。第二计算器12用于将完美涡旋光束的螺旋相位图加载到反射式空间光调制器11上。
[0030]反射式空间光调制器11，其允许最大反射角为
±5°
，用于将形成的涡旋光束再反射到傅里叶透镜13上。
[0031]第一起偏器4和第二起偏器9，光束入射到起偏器后，其透射光将获得水平线偏振光。
[0032]湍流产生器17，用于产生不同强度的湍流环境。(利用旋钮旋转角表征湍流强弱，旋转角越大，湍流强度越强，反之，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统，其特征在于：包括用于产生径向偏振反常涡旋光束与径向偏振完美涡旋光束的涡旋光束产生模块、用于形成不同强度湍流环境的水下湍流环境模块以及用于将两束涡旋光干涉后的光强信息进行接收的干涉图样接收模块；所述涡旋光束产生模块依次与所述水下湍流环境模块和干涉图样接收模块连接。2.根据权利要求1所述的径向偏振涡旋光束干涉在水下传输的系统，其特征在于：所述的涡旋光束产生模块包括He
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Ne激光器(1)、准直扩束器(2)、第一分束器(3)、第一起偏器(4)、空间光调制器(5)、第一径向偏振转换器(7)、反射镜(8)、第二起偏器(9)、消偏振分束器(10)、反射式空间光调制器(11)、第二计算器(12)、傅里叶透镜(13)、第二径向偏振转换器(14)和第二分束器(15)；所述He
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Ne激光器(1)的输出端与所述准直扩束器(2)的输入端连接，所述准直扩束器(2)的输出端与所述第一分束器(3)的输入端连接；所述第一分束器(3)的输出端分成两路光束，一路依次与所述第一起偏器(4)、空间光调制器(5)、第一径向偏振转换器(7)、反射镜(8)和第二分束器(15)连接，另外一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明军，张妍，代飞，刘敏，刁鲁欣，杜桂中，刘豪阵，刘宇隆，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：