一種測量渦旋光束高階拓撲荷的測量裝置制造方法
【專利摘要】一種測量渦旋光束高階拓撲荷的測量裝置，設有He-Ne激光器，在該激光器的光束前進方向依次設有準直擴束器，計算機生成的叉形相位全息圖輸入的空間光調制器，生成渦旋光束，然后經過圓孔光闌、偏振分束器；經偏振分束器后，渦旋光束分為透射渦旋光和反射渦旋光，反射渦旋光與透射渦旋光成90o夾角，反射渦旋光前進后照在反射鏡上；再前進后穿過道威棱鏡作為渦旋光束的鏡像光束照在偏振分束器上，而透射渦旋光經反射鏡后作為渦旋光束照在偏振分束器上；渦旋光束和其鏡像光束經偏振分束器后合成一束干涉疊加的渦旋光束；干涉疊加渦旋光束經過會聚透鏡后進入CCD相機成像，然后存儲進計算機。該裝置實現(xiàn)對渦旋光束高階拓撲荷的測量，而且具有簡單、快速、準確的優(yōu)點。
【專利說明】一種測量渦旋光束高階拓撲荷的測量裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種測量渦旋光束高階拓撲荷的裝置，具體的說就是涉及一種利 用改進馬赫曾德兒干涉方法測量高階拓撲荷的裝置。

【背景技術】
[0002] 渦旋光束擁有螺旋形波前且其中心光強為零，其表達式含有exp (il Θ )的相位因 子，每個光子攜帶&的軌道角動量，其中1就是拓撲荷。光學渦旋的軌道角動量在光鑷， 光學扳手，量子信息編碼等領域有重要的應用。因此拓撲荷的測量就顯的尤為重要。經文 獻檢索，論文"Characterizing topological charge of optical vortices by using an annular aperture"【φ?· Zeii. 34(23)，3686-3688 (2009)】，潤旋光束照明圓孔光闌， 經傅里葉變換后，通過數(shù)亮環(huán)數(shù)所測最大拓撲荷值為9;論文"Measuring the topological charge of an optical vortex by using a tilted convex lens"【Phys. Lett. A. 377(15)，1154-1156 (2013)】，渦旋光束經斜柱透鏡后，亮條紋數(shù)減一所得到的最大拓撲 荷值為14。這些方法所測的拓撲荷值方法簡單、易操作，但是高階拓撲荷的測量范圍較小， 有時難以達到應用要求。
[0003] 分析可知，現(xiàn)有公開的文獻資料中，在對渦旋光束高階拓撲荷的測量方法方面，所 測拓撲荷的范圍仍然較小，尚缺少方法簡單，同時能測量大范圍拓撲荷的裝置與方法。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的是為了解決上述技術問題的不足，提供一種測量渦旋光束高階 拓撲荷的測量裝置，實現(xiàn)對渦旋光束高階拓撲荷的測量，而且具有簡單、快速、準確的優(yōu)點。
[0005] 本實用新型是為了解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是：一種測量渦 旋光束高階拓撲荷的測量裝置，設有He-Ne激光器，在該激光器的光束前進方向依次設有 準直擴束器，計算機生成的叉形相位全息圖輸入的空間光調制器，生成渦旋光束I，然后經 過圓孔光闌、偏振分束器I ;經偏振分束器I后，渦旋光束I分為透射渦旋光I和反射渦旋光I ，反射渦旋光I與透射渦旋光I成90°夾角，反射渦旋光I前進后照在反射鏡I上；再前進后穿 過道威棱鏡作為渦旋光束的鏡像光束照在偏振分束器Η上，而透射渦旋光I經反射鏡I!后 作為渦旋光束II照在偏振分束器II上；渦旋光束Π 和其鏡像光束經偏振分束器II后合成一 束干涉疊加的渦旋光束；干涉疊加渦旋光束經過會聚透鏡后進入ccd相機成像，然后存儲 進計算機。
[0006] 本實用新型的使用過程，具體步驟如下：
[0007] (1)將632. 8nm的He-Ne激光器、準直擴束器、空間光調制器、圓孔光闌、偏振分束 器I、反射鏡I、反射鏡II、道威棱鏡、偏振分束器Π 、會聚透鏡、C⑶相機和計算機按照上文 裝置所述布置好測量光路；
[0008] (2)閃耀光柵與拉蓋爾-高斯渦旋光束疊加生成叉形相位計算全息圖，將全息圖 輸入到空間光調制器中；
[0009] (3)打開他-他激光器電源，他-他激光器發(fā)出基模高斯光束經擴束準直器后射入 空間光調制器中，拉蓋爾-高斯渦旋光束經偏振分束器分為透射渦旋光I和反射渦旋光I , 其中反射渦旋光I經道威棱鏡成為渦旋光束的鏡像光束，渦旋光束Π和其鏡像光束干涉，利 用(XD相機記錄干涉圖像，存儲進計算機；
[0010] (4)然后，通過數(shù)干涉圖的花瓣數(shù)實現(xiàn)對高階拓撲荷的測量，其中花瓣數(shù)是拓撲荷 數(shù)的2倍。
[0011] (5)最終，通過一次布置光路，實現(xiàn)了渦旋光束高階拓撲荷的測量。
[0012] 本實用新型的工作原理：
[0013] 拉蓋爾高斯渦旋光束的復振幅為，
[0014]

【權利要求】
1. 一種測量渦旋光束高階拓撲荷的測量裝置，其特征在于：設有He-Ne激 光器（100)，在該He-Ne激光器（100)的基模高斯光束前進方向依次設有準 直擴束器（110)、叉形計算全息圖寫入的空間光調制器（200)，生成渦旋光束 I ;后經過圓孔光闌（120)、偏振分束器I (131);經偏振分束器I (131)后，渦旋光束I分為透 射渦旋光I和反射渦旋光I ,反射渦旋光I經反射鏡I (141)之后，再經道威棱鏡（150)作為渦 旋光束的鏡像光束射入偏振分束器Π (132)中；透射渦旋光1經反射鏡I! (142)之后，作為渦 旋光束Π 射入偏振分束器Π (132)中；然后，渦旋光束的鏡像光束與渦旋光束Η干涉； 干涉光經會聚透鏡（160 )后進入C⑶相機（300 )成像，然后存儲進計算機（400 )。
2. 根據權利要求1所述的一種測量渦旋光束高階拓撲荷的測量裝置，其特征在于：所 述的反射渦旋光I與透射渦旋光I成90°夾角。
【文檔編號】G01J11/00GK204064471SQ201420401760
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權日:2014年7月21日
【發(fā)明者】呂芳捷, 朱鵬強, 湯征征, 郭媛媛, 李新忠, 陳慶東 申請人:河南科技大學