基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调技术制造技术

本发明专利技术公开了一种基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调技术，本发明专利技术首先从光学轨道角动量干涉形成的花瓣状干涉图案中选择四个不同角向角度的探测点，分别采集其光强信号M1、M2、M3、M4，然后基于与选择探测点的径向半径相关的光强归一化系数P1、P2、P3、P4将光强信号M1、M2、M3、M4转换为归一化光强I1、I2、I3、I4；之后基于归一化光强及角向角度计算当前的干涉相位最后对比被测量引起的干涉相位和被测前的初始干涉相位计算干涉相位变化本发明专利技术具有成本低、速率高、效率高的优势。势。势。

【技术实现步骤摘要】
基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调技术


[0001]本专利技术涉及光测量和光传感
，尤其涉及一种基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调技术。

技术介绍

[0002]激光干涉系统可以精确被测测量传感或测量值引起的微小光程(相位)变化，在光测量和光传感
应用广泛。传统的激光单频双路干涉系统，测量臂中的光束的光程产生变化时，测量臂和参考臂的双光束干涉形成的干涉条纹也会随之变化，通过测量干涉条纹或者干涉光强的变化，可以准确的测量微小光程(相位)变化，并以此测量传感或测量值。当传统的激光干涉系统的参考臂和测量臂传输的光束替换成具有不同光学轨道角动量阶数(拓扑荷数)l1和l2的光学轨道角动量光束时，则成为光学轨道角动量干涉系统，该干涉系统双臂光束干涉会形成稳定的花瓣状干涉图案，由被测传感或测量值等变化引起的双臂间的传输相位变化会引起花瓣状干涉图案的转动，通过图像处理等方法测量转动角度ΔΩ，可准确的测量微小光程(相位)变化，并以此测量传感或测量值。
[0003]传统的光学轨道角动量干涉系统的参考臂和测量臂中分别传输具有不同光学轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调方法，其特征在于包括：(1)获取待解调的花瓣状干涉图案；(2)从花瓣状干涉图案中选择四个不同角向角度的探测点，分别采集其光强信号M1、M2、M3、M4，其中四个探测点的角向角度Ω1、Ω2、Ω3和Ω4满足2πrad≥Ω4>Ω3>Ω2>Ω1≥0rad；(3)基于与选择探测点的径向半径相关的光强归一化系数P1、P2、P3、P4将光强信号M1、M2、M3、M4转换为归一化光强I1、I2、I3、I4；(4)基于归一化光强及角向角度计算干涉相位(5)对比被测量引起的干涉相位和被测前的初始干涉相位得到被测量引起的干涉相位变化2.根据权利要求1所述的基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调方法，其特征在于：步骤(4)中计算干涉相位的方法为：当Ω1＝0rad、Ω2＝(π/2)/Δl rad、Ω3＝(π)/Δl rad和Ω4＝(3π/2)/Δl rad，干涉相位的解调公式表示为：当角向角度Ω1、Ω2、Ω3、Ω4为其他值时，干涉相位的解调公式表示为：式中，Δl表示形成待解调的花瓣状干涉图案的两束光学轨道角动量光束的光学轨道角动量的阶数差。3.根据权利要求1所述的基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调方法，其特征在于：所述光强信号M1、M2、M3、M4通过光电探测器或者电荷耦合器件采集。4.根据权利要求1所述的基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调方法，其特征在于：所述角向角度Ω1、Ω2、Ω3、Ω4和光强归一化系数P1、P2、P3、P4通过预设或初始化方法获取。5.根据权利要求4所述的基于角向四点探测的光学轨道角动量干涉解调方法，其特征在于：所述初始化方法具体为：(1)将形成待解调的花瓣状干涉图案的干涉系统的参考臂或测量臂中，引入随时间t匀速变化的光程，以引起花瓣状干涉图案旋转n圈，n为整数，获得的转动角度Ф(t)的取值范围为0到2
×
n
×
π，相应的传输相位差为Δl表示形成待解调的花瓣状干涉图案的两束光学轨道角动量光束的光学轨道角动量阶数差，时间t变化范围为0到T，其中T为旋转终止时间，旋转速度为ω＝2
×
n
×
π/T；(2)在花瓣状干涉图案的任意四个角向位置采集随时间变化的光强信号M1’
(t)、M2’
(t)、M3’
(t)、M4’
(t)；(3)根据光强信号M1’
(t)、M2’
(t)、M3’
(t)、M4’
(t)计算光强归一化系数P1、P2、P3和P4，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵华，许嘉扬，哈倩颖，黄训华，郭晨吉，陆华丽，郝辉，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：