【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光场调控与光学测量领域，更具体的，涉及一种针对高阶庞加莱光束的全维度表征测量方法与装置。
技术介绍
1、激光因其优越的光学特性，如超高的速度、准直性和相干性，以及高功率、大带宽等，极大地推动了现代科学与技术的进步。相比于生活中常见的纵波——机械波，如声波、水波，光是一种横波，属于特定波段的电磁波。横波决定了其电磁场在横截面上具有特定的振动方向，该方向决定了光的偏振态。应用广泛的激光光束是传统的基模高斯光束，其相位面与偏振态在空间上呈统一分布。数学上这种统一变化的偏振态可用经典的庞加莱球来描述。庞加莱球的南北极表示左右旋偏振态，携带自旋角动量，赤道上为线偏振态，其它位置是椭圆偏振态。实际应用中，这种空间统一的偏振态可通过测定其斯托克斯三参数来测量分析，产业界已有成熟的偏振分析仪器。
2、近三十多年来备受关注的高阶拉盖尔-高斯(或涡旋)光束，其相位在空间上呈螺旋分布，携带轨道角动量，螺旋相位面的重数越多，轨道角动量的整数拓扑电荷数越大。除整数轨道角动量外，该类光束也可通过正交叠加产生分数或小数轨道角动量。类比于表征...
【技术保护点】
1.一种高阶庞加莱光束表征测量方法与装置，其特征在于，该方法基于高阶庞加莱光束干涉场正交偏振分量的质心椭圆轨迹以及其关联椭圆轨迹，实现对该光束所有庞加莱参数信息的同步测量，并在球上定位显示。
2.如权利要求1所述的高阶庞加莱光束，其特征在于，光束的偏振态与空间相位在光束横截面上是不均匀分布的，也可称为结构光束。该光束在少模光纤中以高阶模群的形式存在。该光束有四个模式基，四个模式基彼此携带相反的自旋与轨道角动量，其任意叠加态在数学上可由半径归一化的三个庞加莱球来描述。每个庞加莱球的描述方法可类比于经典的庞加莱球描述传统平面光束的任意偏振态变化。
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【技术特征摘要】
1.一种高阶庞加莱光束表征测量方法与装置，其特征在于，该方法基于高阶庞加莱光束干涉场正交偏振分量的质心椭圆轨迹以及其关联椭圆轨迹，实现对该光束所有庞加莱参数信息的同步测量，并在球上定位显示。
2.如权利要求1所述的高阶庞加莱光束，其特征在于，光束的偏振态与空间相位在光束横截面上是不均匀分布的，也可称为结构光束。该光束在少模光纤中以高阶模群的形式存在。该光束有四个模式基，四个模式基彼此携带相反的自旋与轨道角动量，其任意叠加态在数学上可由半径归一化的三个庞加莱球来描述。每个庞加莱球的描述方法可类比于经典的庞加莱球描述传统平面光束的任意偏振态变化。
3.如权利要求1所述的三个庞加莱球描述高阶庞加莱光束，其特征在于，其中两个庞加莱球的南北极分别对应组成高阶庞加莱光束的四个模式基。第三个庞加莱球的南北极分别是前两个庞加莱球上任意位置描述的叠加态。第三个庞加莱球上的任意位置描述了四个模式基的任意叠加态。每个庞加莱球都由两个参数定义。因此，总共有六个庞加莱球参数，可用来完备地描述高阶庞加莱光束的所有光学信息。
4.如权利要求2所述的模式基携带自旋与轨道角动量，其特征在于，自旋角动量体现在圆偏振态，左右旋圆偏振分别对应±1的自旋角动量；轨道角动量体现在螺旋相位或光束涡旋，左右手相位螺旋代表负号相反的轨道角动量。四个模式基的轨道角动量拓扑电荷数大小不同，代表庞加莱光束阶数不同，对应少模光纤不同的高阶模群。
5.如权利要求1所述的高阶庞加莱光束干涉场，其特征在于，得到干涉场所需的参考光束的模式基与组成高阶庞加莱光束的模式基，其轨道角动量拓扑电荷数之差的绝对值为1。发生同轴干涉后，两路正交偏振干涉场的旋转对称性被打破，质心偏移光束中心。质心在动态干涉的情况下会移动形成椭圆轨迹。
6.如权利要...
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