一种涡旋光束发生装置的制作方法

本实用新型涉及光电技术领域，尤其涉及一种涡旋光束发生装置。

背景技术：

涡旋光束是指一类具有连续螺旋状波前相位和具有确定光子轨道角动量的特殊光束。其螺旋相位中心处的光强为零，且中心处的相位无法确定，最为一般的特征是其电场表达式含有相位因子exp(imθ)，其中m称为拓扑电荷数。由于涡旋光束在光学诱捕、操纵微小粒子、新型超分辨光学显微镜及天文学等方面的应用，使得人们对涡旋光束的研究越来越关注。目前实验室中用来产生涡旋光束的方法中比较常见且高效的是采用空间光调制器(Spatical Light Modulators，SLM)，各种空间光调制器与计算全息的结合使这种方法在产生光学涡旋方面变得更加方便。然而，使用计算全息法的一个主要问题是存在多级衍射。虽然可以同时产生不同拓扑荷的光学涡旋，但每一级涡旋衍射光的衍射效率都不够高，且空间光调制器结构复杂，配套器件的设置也较为昂贵。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种涡旋光束发生装置，有效提高单级涡旋衍射光的衍射效率，在保证拓扑电荷数可调的基础上，有效降低成本，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种涡旋光束发生装置，包括光束发生器，该光束发生器出射的光束入射至起偏器中得到线偏振光，起偏器出射的线偏振光经过准直扩束器和光阑后入射至螺旋相位板中得到涡旋光束；该螺旋相位板包括带有空腔的密封筒，该密封筒是透明的，该空腔内的一侧固定设有透明的第一螺旋相位板，该空腔内靠近该第一螺旋相位板螺旋面的一侧充满介质溶液，该介质溶液在螺旋相位板旁形成液态的第二螺旋相位板，该第一螺旋相位板与第二螺旋相位板互补。

优选的，该第一螺旋相位板采用K9玻璃。

优选的，该准直扩束器包括底座，该底座上平行设有丝杠和导轨，该导轨上滑动设有准直镜，该准直镜底部固定安装在该丝杠的螺母上；该/35座上还固定设有扩束镜，该扩束镜靠近光阑设置。

优选的，该光束发生器为氦氖激光器。

优选的，该密封筒上设有进液口。

本实用新型实施例提供的一种涡旋光束发生装置，设计简单合理，光阑及准直扩束器的配合设置，有效提高单级涡旋衍射光的衍射效率，用螺旋相位板代替空间光调制器，使得该涡旋光束发生装置在保证拓扑电荷数可调的基础上，有效降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种涡旋光束发生装置结构示意图。

图中，1、光束发生器，2、起偏器，3、准直扩束器，31、底座，32、丝杠，33、螺母，34、导轨，35、准直镜，36、扩束镜，4、光阑，5、螺旋相位板，51、密封筒，52、第一螺旋相位板，53、第二螺旋相位板，54、进液口。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种涡旋光束发生装置。该涡旋光束发生装置包括光束发生器1，该光束发生器1出射的光束入射至起偏器2中得到线偏振光，起偏器2出射的线偏振光经过准直扩束器3和光阑4后入射至螺旋相位板5中得到涡旋光束。

该光束发生器1为氦氖激光器。氦氖激光器是石英管中装有氦氖气体，在电子震荡器的激励下，发生非弹性碰撞，使电子跃迁，放出红外线。

该准直扩束器3包括底座31，该底座31上平行设有丝杠32和导轨34，该导轨34上滑动设有准直镜35，该准直镜35底部固定安装在该丝杠32的螺母33上；该底座31上还固定设有扩束镜36，该扩束镜36靠近光阑4设置。

扩束镜36用于对激光器发出的激光束进行扩束，将激光的光斑尺寸变大；准直镜35用于维持两光学元件之间的光束的准直性，准直镜35设置在丝杠32的螺母33上，使得工作人员通过调节丝杠32，即可精确调节准直镜35与扩束镜36之间的距离，准直镜35与扩束镜36之间对焦准确，可以提高螺旋相位板5射出的涡旋光束的精度。

该光阑4用于控制该平行光束入射到该螺旋相位板5上的有效面积。

该螺旋相位板5包括带有空腔的密封筒51，该密封筒51是透明的，该空腔内的一侧固定设有透明的第一螺旋相位板52，该空腔内靠近该第一螺旋相位板52螺旋面的一侧充满介质溶液，该介质溶液在螺旋相位板5旁形成液态的第二螺旋相位板53，该第一螺旋相位板52与第二螺旋相位板53互补。

该第一螺旋相位板52采用K9玻璃。K9玻璃是一种光学玻璃，它晶莹剔透，非常适合用于光学应用中。

该密封筒51上设有进液口54。用于更换介质溶液，不同介质溶液有不同的折射率，工作人员可以通过改变介质溶液来改变螺旋相位板5射出的光学涡旋的拓扑荷数，其中的关系是：

其中：Δnm＝nx-ny，nx为第一螺旋限位板的折射率，ny为第二螺旋限位板的折射率，m为光学涡旋的拓扑荷数；

Δa＝amax-amin，amax为第一螺旋相位板52最厚处的宽度，amin为第一螺旋相位板52最薄处的宽度；

λ为光波的波长。

光束发生装置、起偏器2、准直扩束器3、光阑4和螺旋相位板5之间的配合安装设置，光路结构简单，操作方便，在大幅度降低成本的基础上，准直扩束器3中丝杠32的设置，提高了工作人员调节准直镜35与扩束镜36之间距离的精度；螺旋相位板5的设计，更是增加了螺旋相位板5射出涡旋光束的使用范围，通过更换介质溶液，即可调节螺旋相位板5的参数，灵活控制产生光学涡旋的拓扑荷数。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。