一种测量涡旋光束高阶拓扑荷的测量装置制造方法
【专利摘要】一种测量涡旋光束高阶拓扑荷的测量装置，设有He-Ne激光器，在该激光器的光束前进方向依次设有准直扩束器，计算机生成的叉形相位全息图输入的空间光调制器，生成涡旋光束，然后经过圆孔光阑、偏振分束器；经偏振分束器后，涡旋光束分为透射涡旋光和反射涡旋光，反射涡旋光与透射涡旋光成90o夹角，反射涡旋光前进后照在反射镜上；再前进后穿过道威棱镜作为涡旋光束的镜像光束照在偏振分束器上，而透射涡旋光经反射镜后作为涡旋光束照在偏振分束器上；涡旋光束和其镜像光束经偏振分束器后合成一束干涉叠加的涡旋光束；干涉叠加涡旋光束经过会聚透镜后进入CCD相机成像，然后存储进计算机。该装置实现对涡旋光束高阶拓扑荷的测量，而且具有简单、快速、准确的优点。
【专利说明】一种测量涡旋光束高阶拓扑荷的测量装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种测量涡旋光束高阶拓扑荷的装置，具体的说就是涉及一种利 用改进马赫曾德儿干涉方法测量高阶拓扑荷的装置。
【背景技术】
[0002] 涡旋光束拥有螺旋形波前且其中心光强为零，其表达式含有exp (il Θ )的相位因 子，每个光子携带&的轨道角动量，其中1就是拓扑荷。光学涡旋的轨道角动量在光镊， 光学扳手，量子信息编码等领域有重要的应用。因此拓扑荷的测量就显的尤为重要。经文 献检索，论文"Characterizing topological charge of optical vortices by using an annular aperture"【φ?· Zeii. 34(23)，3686-3688 (2009)】，润旋光束照明圆孔光阑， 经傅里叶变换后，通过数亮环数所测最大拓扑荷值为9;论文"Measuring the topological charge of an optical vortex by using a tilted convex lens"【Phys. Lett. A. 377(15)，1154-1156 (2013)】，涡旋光束经斜柱透镜后，亮条纹数减一所得到的最大拓扑 荷值为14。这些方法所测的拓扑荷值方法简单、易操作，但是高阶拓扑荷的测量范围较小， 有时难以达到应用要求。
[0003] 分析可知，现有公开的文献资料中，在对涡旋光束高阶拓扑荷的测量方法方面，所 测拓扑荷的范围仍然较小，尚缺少方法简单，同时能测量大范围拓扑荷的装置与方法。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是为了解决上述技术问题的不足，提供一种测量涡旋光束高阶 拓扑荷的测量装置，实现对涡旋光束高阶拓扑荷的测量，而且具有简单、快速、准确的优点。
[0005] 本实用新型是为了解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种测量涡 旋光束高阶拓扑荷的测量装置，设有He-Ne激光器，在该激光器的光束前进方向依次设有 准直扩束器，计算机生成的叉形相位全息图输入的空间光调制器，生成涡旋光束I，然后经 过圆孔光阑、偏振分束器I ;经偏振分束器I后，涡旋光束I分为透射涡旋光I和反射涡旋光I ，反射涡旋光I与透射涡旋光I成90°夹角，反射涡旋光I前进后照在反射镜I上；再前进后穿 过道威棱镜作为涡旋光束的镜像光束照在偏振分束器Η上，而透射涡旋光I经反射镜I!后 作为涡旋光束II照在偏振分束器II上；涡旋光束Π 和其镜像光束经偏振分束器II后合成一 束干涉叠加的涡旋光束；干涉叠加涡旋光束经过会聚透镜后进入ccd相机成像，然后存储 进计算机。
[0006] 本实用新型的使用过程，具体步骤如下：
[0007] (1)将632. 8nm的He-Ne激光器、准直扩束器、空间光调制器、圆孔光阑、偏振分束 器I、反射镜I、反射镜II、道威棱镜、偏振分束器Π 、会聚透镜、C⑶相机和计算机按照上文 装置所述布置好测量光路；
[0008] (2)闪耀光栅与拉盖尔-高斯涡旋光束叠加生成叉形相位计算全息图，将全息图 输入到空间光调制器中；
[0009] (3)打开他-他激光器电源，他-他激光器发出基模高斯光束经扩束准直器后射入 空间光调制器中，拉盖尔-高斯涡旋光束经偏振分束器分为透射涡旋光I和反射涡旋光I , 其中反射涡旋光I经道威棱镜成为涡旋光束的镜像光束，涡旋光束Π和其镜像光束干涉，利 用(XD相机记录干涉图像，存储进计算机；
[0010] (4)然后，通过数干涉图的花瓣数实现对高阶拓扑荷的测量，其中花瓣数是拓扑荷 数的2倍。
[0011] (5)最终，通过一次布置光路，实现了涡旋光束高阶拓扑荷的测量。
[0012] 本实用新型的工作原理：
[0013] 拉盖尔高斯涡旋光束的复振幅为，
[0014]
【权利要求】
1. 一种测量涡旋光束高阶拓扑荷的测量装置，其特征在于：设有He-Ne激 光器（100)，在该He-Ne激光器（100)的基模高斯光束前进方向依次设有准 直扩束器（110)、叉形计算全息图写入的空间光调制器（200)，生成涡旋光束 I ;后经过圆孔光阑（120)、偏振分束器I (131);经偏振分束器I (131)后，涡旋光束I分为透 射涡旋光I和反射涡旋光I ,反射涡旋光I经反射镜I (141)之后，再经道威棱镜（150)作为涡 旋光束的镜像光束射入偏振分束器Π (132)中；透射涡旋光1经反射镜I! (142)之后，作为涡 旋光束Π 射入偏振分束器Π (132)中；然后，涡旋光束的镜像光束与涡旋光束Η干涉； 干涉光经会聚透镜（160 )后进入C⑶相机（300 )成像，然后存储进计算机（400 )。
2. 根据权利要求1所述的一种测量涡旋光束高阶拓扑荷的测量装置，其特征在于：所 述的反射涡旋光I与透射涡旋光I成90°夹角。
【文档编号】G01J11/00GK204064471SQ201420401760
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】吕芳捷, 朱鹏强, 汤征征, 郭媛媛, 李新忠, 陈庆东 申请人:河南科技大学