2(2η+1)的 轨道角动量态光束之间的分离，即以1值的差值为2进行分离。
[0108] 步骤四：重复步骤三的过程，需要注意的是第i级中21 1个复用轨道角动量态分离 子系统内道威棱镜的放置角度相同，都为α=45° /211。该步骤一直重复持续到每个轨 道角动量态都被分1?出来。
[0109] 实施例四
[0110] 利用线偏振光产生一束由8个不同的轨道角动量态（1 = 1，2,3,4,5,6,7,8)组成 的复用态光束。分离该复用轨道角动量态的具体过程如下：
[0111] 步骤一.：光束通过第1级复用轨道角动量态分离子系统
[0112] 二分之一波片（图6中记为HWP1)将复用的线偏振光束转化成水平极化光束，根 据
，入射光束之后通过一个四分之一波片（图6中记为QWP1)和极化分 束器（图6中记为PBS1)的组合，就可实现水平极化光束中右圆极化和左圆极化分量的分 离。接着，将2束光沿同一闭合光路的不同方向，相向入射45°放置、相对夹角α=90° 的道威棱镜（图6中记为Dove1)。之后，这2束光重新在极化分束器（PBS1)上合束，出 射后通过另一个四分之一波片（图6中记为QWP2)，实现第一个四分之一波片（图6中记 为QWP1)的逆操作。此时不同轨道角动量态对应表达式如下：
[0113]
[0114]
[0115]
[0116]
[0117]
[0118]
[0119]
[0120]
[0121] 值得注意的是：上述表达式中的负号不影响极化光束的分离，因此后续推导忽略 正负的影响。
[0122] 最后利用二分之一波片（图6中记为HWP2)极化分束器（图6中记为PBS2)的 组合即可将复用的轨道角动量态光束按照水平偏极化和垂直极化分成两组，其中一组为：
[0123]
[0124]
[0125] ...... _ ......
[0126] 步骤二：光束通过第2级两个复用轨道角动量态分离子系统
[0127]
>的光束按照类似的方式通 过第2级第1个复用轨道角动量态分离子系统。需要注意的是，首先通过的二分之一波片 (图6中记为HWP3)需要旋转45°，将入射的垂直极化光束转化成水平极化光束，此外道 威棱镜（图6中记为Dove2)的放置角度需调整至22. 5°，即相对夹角α=45°。这样 在最终分束前，不同轨道角动量态对应表达式如下：
[0128]
[0129]
[0130]
[0131]
[0132] 最后利用二分之一波片（图6中记为HWP4)极化分束器（图6中记为PBS4)的 组合即可将复用的轨道角动量态光束按照水平极化和垂直极化分成两组：
[0133]
[0134] 类似的，
_ ^ 的光束通过第2 级第2个复用轨道角动量态分尚子系统后，光束也将再次被分为两个部分，与第2级第1个 子系统稍有不同的是，首先通过的二分之一波片（图6中记为HWP5)不需要进行角度的调 整。
[0135] 最后，利用二分之一波片（图6中记为HWP6)极化分束器（图6中记为PBS6) 的组合即可将复用的轨道角动量态光束按照水平极化和垂直极化分成两组：
[0136]
[0137] 步骤三：光束通过第3级4个复用轨道角动量态分离子系统
[0138] 第3级子系统中，道威棱镜（图6中记为Dove4_7)的放置角度取11. 25°，即相 对夹角α= 22. 5°
的光束在第3级第1个复用轨道角动量态 分离子系统内，首先通过旋转45°的二分之一波片（图6中记HWP7)，将入射的垂直极化 光转化成水平极化光。最终分离前，不同轨道角动量态对应表达式如下：
[0139]
[0140]
[0141] 最后利用二分之一波片（图6中记HWP8)极化分束器（图6中记PBS8)的组合 即可将复用的轨道角动量态光束按照水平极化和垂直极化分成两组：
[0142]
[0143]
]光束射入第3级第2个复用轨道角动量态分离子系 统，在最终分离前，不同轨道角动量态对应表达式如下：
[0144]
[0145]
[0146] 最后利用二分之一波片（图6中记HWP10)极化分束器（图6中记PBS10)的组 合即
[0147] 将复用的轨道角动量态光束按照水平极化和垂直极化分成两组：
[0148]
[0149] 类似的，通过第3级第3个和第4个复用轨道角动量态分离子系统，即可分别实现
的分离。至此8个复用轨道角动量态 就分离完成了。最终的分离结果如图8所示。
[0150] 实施例五：
[0151] 利用线偏振光产生一束由16个不同的轨道角动量态（1 = ±1，±2，±3，±4， ±5, ±6, ±7, ±8)组成的复用态光束。其中1 = 1，2,3,4,5,6,7,8由水平极化光产生，1 =_1，_2, _3, _4, _5, _6, _7, _8由垂直极化光广生。分尚该复用轨道角动量态的具体过程 如下：
[0152] 步骤一：利用一个极化分束器（图7中记为PBS0)将入射的复用轨道角动量态光 束按照1值的正负分成两路，分别进入正1值复用轨道角动量态分离系统和一个负1值复 用轨道角动量态分尚系统。
[0153] 步骤二：进入正1值复用轨道角动量态分离系统的复用轨道角动量态光束的分离 过程如下：
[0154] 步骤1 :光束通过第1级复用轨道角动量态分离子系统
[0155] 二分之一波片（图7中记为HWP1)不需要对入射光束进行调整，根据
V射光束之后通过一个四分之一波片（图7中记为QWP1)和极化分 束器（图7中记为PBS1)的组合，就可实现水平极化光束中右圆极化和左圆极化分量的分 离。接着，将两束光沿同一闭合光路的不同方向，相向入射45°放置、相对夹角α=90° 的道威棱镜（图7中记为Dove1)。之后，这2束光重新在极化分束器（PBS1)上合束，出 射后通过另一个四分之一波片（图7中记为QWP2)，实现第一个四分之一波片（图7中记 为QWP1)的逆操作。此时不同轨道角动量态对应表达式如下：
[0164] 值得注意的是：上述表达式中的负号不影响极化光束的分离，因此后续推导忽略 正负的影响。
[0165] 最后利用二分之一波片（图7中记为HWP2)极化分束器（图7中记为PBS2)的 组合即可将复用的轨道角动量态光束按照水平偏极化和垂直极化分成两组，其中一组为：
[0166]
[0167]
[0168]
[0169] 步骤2:光束通过第2级两个复用轨道角动量态分离子系统
[0170]
>的光束按照类似的方式通 过第2级第1个复用轨道角动量态分离子系统。需要注意的是，首先通过的二分之一波片 (图7中记为HWP3)需要旋转45°，将入射的垂直极化光束转化成水平极化光束，此外道 威棱镜（图7中记为Dove2)的放置角度需调整至22. 5°，即相对夹角α=45°。这样 在最终分束前，不同轨道角动量态对应表达式如下：
[0171]
[0172]
[0173]
[0174]
[0175] 最后利用二分之一波片（图7中记为HWP4)极化分束器（图7中记为PBS4)的 组合即可将复用的轨道角动量态光束按照水平极化和垂直极化分成两组：
[0176]
[0177] 类似的，
)的光束通过第2 级第2个复用轨道角动量态分尚子系统后，光束也将再次被分为两个部分，与第2级第1个 子系统稍有不同的是，首先通过的二分之一波片（图7中记为HWP5)不需要进行角度的调 整。
[0178] 最后，利用二分之一波片（图7中记为HWP6)极化分束器（图7中记为PBS6) 的组合即可将复用的轨道角动量态光束按照水平极化和垂直极化分成两组：
[0179] ....... ,,
,, , ,
[0180] 步骤3:光束通过第3级4个复用轨道角动量态分离子系统
[0181]在第3级子系统中，道威棱镜（图7中记为Dove4-7)的放置角度取11. 25°，即 相对夹角α= 22. 5°。
的光束在第3级第1个复用轨道角动量 态分离子系统内，首先通过旋转45°的二分之一波片（图7中记HWP7)，将入射的垂直极 化光转化成水平极化光。最终分离前，不同轨道角动量态对应表达式如下：
[0182]
[0183]
[0184] 最后利用二分之一波片（图7中记HWP8)极化分束器（图7中记PBS8)的组合 即可将复用的轨道角动量态光束按照水平极化和垂直极化分成两组：
[0185]
[0186] |//〉?|/=2〉、|//〉?|/=6>的光束射入第3级第2个复用轨道角动量态分离子系 统，在最终分离前，不同轨道角动量态对应表达式如下：
[0187]
[0188]
[0189] 最后利用二分之一波片（图7中记