一种局部可控近场的光学旋涡生成系统技术方案

本实用新型专利技术涉及光学技术领域，具体涉及一种局部可控近场的光学旋涡生成系统，包括衬底模块、波导传播模块、光源模块与元件模块；所述波导传播模块由两个正交的波导组成，所述波导传播模块设置于衬底模块的顶部，所述波导传播模块顶部设置有一层薄膜层；所述光源模块，用于输出四束相干光；光源模块通过光学引导件将四束相干光分别输入到波导传播模块四个端口的中心处；所述元件模块设置于薄膜层正交处的中央位置；本实用新型专利技术通过合理的结构设置使得电磁波被电介质表面的全内反射限制在电介质的内部，生产光学漩涡的转换效率高，适宜进一步推广应用。步推广应用。步推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种局部可控近场的光学旋涡生成系统


[0001]本技术涉及光学
，具体涉及一种局部可控近场的光学旋涡生成系统。

技术介绍

[0002]光学漩涡是一种可携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)信息、并具备螺旋型相位波前的结构光束。这种光束具有独特的动力学特性，拓扑结构和OAM特性，通过这些性质，人们可以更加灵活地对光进行驾驭，其应用领域包含光学通信、激光探测与测距系统、光镊与粒子捕获、超分辨成像、生物医学与化学检测等。作为一种具有更加优异性能和指标的独特光源，近年来，光学漩涡被全面推广到几乎所有的光学的前沿领域。
[0003]目前的光学漩涡的产生方法有计算机全息法，螺旋相位板法，以及空间光调制器转换法等。这些传统方法具备单条或多条下述的缺点：工艺复杂，元件精度要求较高，后续调整不灵活等。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术提供了一种局部可控近场的光学旋涡生成系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：
[0006]一种局部可控近场的光学旋涡生成系统，包括衬底模块、波导传播模块、光源模块与元件模块；
[0007]所述波导传播模块由两个正交的波导组成，所述波导传播模块设置于衬底模块的顶部，所述波导传播模块顶部设置有一层薄膜层；
[0008]所述光源模块，用于输出四束相干光；
[0009]光源模块通过光学引导件将四束相干光分别输入到波导传播模块四个端口的中心处；
[0010]所述元件模块设置于薄膜层正交处的中央位置。
[0011]进一步的，所述衬底模块与薄膜层均为SiO2材质。
[0012]进一步的，所述衬底模块呈长方体，其长度为10μm
‑
20μm，宽度为10μm
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20μm，厚度为1μm
‑
5μm；所述薄膜层的厚度为0
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0.1μm。
[0013]进一步的，所述波导可选用矩形波导、平行双导线、同轴线、平行平板波导、圆波导、微带线、平板介质光波导、光纤等中的任意一种；所述矩形波导的长度与衬底模块长度相同，宽度尺寸为0.2μm
‑
1μm，厚度尺寸为0.15μm
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0.5μm。
[0014]进一步的，所述波导材料选用Si3N4、LiNbO3、InP、Si、高分子材料等材料中的任意一种。
[0015]优选的，该系统还包括光相位调制器，所述光源模块通过光相位调制器与光学引导件将四束相干光分别输入到波导传播模块四个端口的中心处。
[0016]优选的，所述光学引导件选用光纤。
[0017]进一步的，所述元件模块的材料选用Au、Ag、Al等金属材料中的任意一种。
[0018]进一步的，所述元件模块呈圆柱形，其高度为10
‑
100nm，半径尺寸为25nm
‑
100nm。
[0019]本技术的有益效果在于：
[0020]1)本专利提供了一种可调控近场的光学漩涡的产生系统，系统中元件的材质、尺寸、形状可进行调整灵活度高。
[0021]2)本技术的波导结构使得电磁波被电介质表面的全内反射限制在电介质的内部，生产光学漩涡的转换效率高。
附图说明
[0022]图1为本技术的结构示意图；(图中箭头代表波导传输模块入射光方向)
[0023]图2为本技术中a部位的放大图；
[0024]图3为实施例1光学漩涡产生系统不同部位的近场场强|E|^2图；(图中3.1
‑
3.4依次为中心区域，在波导内部，在波导的上层的薄膜内部，在Au元件内部，在Au元件上方所观察的近场场强|E|^2图。)
[0025]图4为实施例1光学漩涡产生系统传播到1m处远场的强度|E|^2图以及远场的复数矢量场分量Es实部和Ep实部图；(其中，图4.1为传播到1m处远场的强度|E|^2图；图4.2为远场的复数矢量场分量Es实部图；图4.3为Ep实部图。)
[0026]图5为图4中远场Es，Ep的相位图。(其中，5.1为远场Es的相位图；5.2为远场Ep的相位图。)
[0027]图6为波阵面分割法制备相干光的示例图。
[0028]附图中标号名称如下：
[0029]运输箱
‑
1；波导传播模块
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2；薄膜层
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3；元件模块
‑
4。
具体实施方式
[0030]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]参照附图1
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2，本技术提供了一种局部可控近场的光学旋涡生成系统，包括衬底模块1、波导传播模块2、光源模块与元件模块4；波导传播模块2由两个正交的波导组成，波导材料选用Si3N4、LiNbO3、InP、高分子材料等导波材料中任意一种；且波导可选用常见的波导结构如：矩形波导、平行双导线、同轴线、平行平板波导、圆波导、微带线、平板介质光波导、光纤中的任意一种。矩形波导的长度与衬底模块长度相同，宽度尺寸为0.2μm
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1μm，厚度尺寸为0.15μm
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0.5μm。
[0032]波导传播模块2紧密接触设置于衬底模块1的顶部，波导传播模块2顶部设置有一层薄膜层3；其中衬底模块1与薄膜层3均为SiO2材质，SiO2是工业研究等所采用的波导模块常见的衬底材料。衬底模块呈长方体，其长度为10μm
‑
20μm，宽度为10μm
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20μm，厚度为1μm
‑
5μm；薄膜层3的厚度为0
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0.1μm。
[0033]光源模块通过波阵面分割法、振幅分割法等常见的相干光制备方法制得四束相干光，四束相干光的相位差为π/2；即可以设置四束光的相位为0，π/2，π，3π/2。光源模块通过光学引导件将四束相干光分别输入到波导传播模块2四个末端的中心处，且光学引导件与波导的端口处紧密连接；其中，光学引导件可选用光纤。
[0034]元件模块4紧密贴合设置于薄膜层3正交处的中央位置。元件模块4的材料选用Au、Ag、Al等金属材料中任意一种。元件模块4优选为圆柱形，其高度为10
‑
100nm，半径尺寸为25nm
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100nm。
[0035]实施例1
[0036]本实施例提供的可用来产生光学漩涡的系统，包括衬底模块、波导传播模块、光源模块、元件模块。衬底模块为SiO2材料，呈长方体，尺寸为10μm
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种局部可控近场的光学旋涡生成系统，其特征在于，包括衬底模块(1)、波导传播模块(2)、光源模块与元件模块(4)；所述波导传播模块(2)由两个正交的波导组成，所述波导传播模块(2)设置于衬底模块(1)的顶部，所述波导传播模块(2)顶部设置有一层薄膜层(3)；所述光源模块，用于输出四束相干光；光源模块通过光学引导件将四束相干光分别输入到波导传播模块(2)四个端口的中心处；所述元件模块(4)设置于薄膜层(3)正交处的中央位置。2.根据权利要求1所述的一种局部可控近场的光学旋涡生成系统，其特征在于，所述衬底模块(1)与薄膜层(3)均为SiO2材质。3.根据权利要求1所述的一种局部可控近场的光学旋涡生成系统，其特征在于，所述衬底模块呈长方体，其长度为10μm
‑
20μm，宽度为10μm
‑
20μm之间，厚度为1μm
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5μm；所述薄膜层(3)的厚度为0
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0.1μm。4.根据权利要求1所述的一种局部可控近场的光学旋涡生成系统，其特征在于，所述波导选用矩形波导、平行双导线、同轴线、平行平板...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晔，王绪涛，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：新型
国别省市：