旋光進(jìn)入攜帶有渦旋相位板 VPP的方形環(huán)路裝置，經(jīng)過一次渦旋相位板VPP后，渦旋光的拓?fù)浜蓪⒃黾?階，然后經(jīng)光柵 晶體開關(guān)GCCD透射進(jìn)入共輒渦旋光干涉單元。
[0052] S4.渦旋光的干涉：光柵晶體開關(guān)GCXD出來的渦旋光經(jīng)第一分束器BS1后分成兩 束，其中一束經(jīng)光路中全反射鏡的奇數(shù)次反射后轉(zhuǎn)化為另一束的共輒渦旋光，并且兩束共 輒渦旋光在第二分束器BS2處發(fā)生干涉，干涉光經(jīng)第三透鏡L3進(jìn)入圖像采集單元。
[0053] S5.圖像的采集:共輒渦旋光干涉單元出來的干涉光經(jīng)第三透鏡L3控制光渦環(huán)的 尺寸后進(jìn)入電腦控制的電荷耦合裝置CCD，其對(duì)干涉光的強(qiáng)度分布圖進(jìn)行采集，通過對(duì)干涉 強(qiáng)度圖進(jìn)行分析，并對(duì)電腦控制的電荷耦合裝置CCD兩次采集的干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行對(duì)比，從而 可以獲得渦旋光的整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜?，其中拓?fù)浜砂A數(shù)和符號(hào)。
[0054]參照附圖3-圖6所示，對(duì)本實(shí)施例的測(cè)量過程進(jìn)一步說明，電腦控制的電荷耦合裝 置CCD上面顯示的干涉強(qiáng)度圖是由多個(gè)類似花瓣形狀構(gòu)成的?；ò陻?shù)η和拓?fù)浜蓴?shù)1之間為2 倍關(guān)系，即η = 21，從而通過花瓣數(shù)就可以直接計(jì)算出拓?fù)浜蓴?shù)。
[0055] 本發(fā)明提出了一種渦旋光整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜傻母缮鏈y(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以 測(cè)量渦旋光整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜傻姆?hào)，而且可以測(cè)量渦旋光整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜傻碾A 數(shù)，最大整數(shù)拓?fù)浜傻碾A數(shù)可以達(dá)到90,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且沒有器件引入干涉的影響。
[0056] 根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方 式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的 一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用 了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 渦旋光的干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括渦旋光產(chǎn)生單元、控制單元、渦旋光調(diào)制 單元、共輒禍旋光干涉單元和圖像采集單元，其中： 所述渦旋光產(chǎn)生單元用于產(chǎn)生渦旋光束;所述渦旋光產(chǎn)生單元包括栗浦光源LD、光束 擴(kuò)展器BE、電腦控制的空間光調(diào)制器SLM和第一全反射鏡Ml; 所述控制單元用于改變渦旋光束的傳播光路，當(dāng)控制信號(hào)置位時(shí)，渦旋光束被反射傳 輸;當(dāng)控制信號(hào)復(fù)位時(shí)，渦旋光束被透射傳輸； 所述渦旋光調(diào)制單元用于對(duì)渦旋光束的拓?fù)浜蛇M(jìn)行調(diào)制;所述渦旋光調(diào)制單元包括第 二全反射鏡M2、第三全反射鏡M3、第四全反射鏡M4、第一透鏡L1、第二透鏡L2和渦旋相位板 VPP； 所述共輒渦旋光干涉單元用于將一束渦旋光分成兩束渦旋光，并將其中一束渦旋光轉(zhuǎn) 化為另一束的共輒渦旋光，然后對(duì)兩束光進(jìn)行干涉;所述共輒渦旋光干涉單元包括第一分 束器BS1、第二分束器BS2、第五全反射鏡M5、第六全反射鏡M6、第七全反射鏡M7、第八全反射 鏡M8和第九全反射鏡M9; 所述圖像采集單元用于對(duì)兩束共輒渦旋光的干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行采集，并對(duì)電腦控制的電 荷耦合裝置CCD兩次采集的干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行對(duì)比，從而獲得渦旋光的整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜桑?其中拓?fù)浜砂A數(shù)和符號(hào);所述圖像采集單元包括第三透鏡L3和電腦控制的電荷耦合裝 置 CCD; 所述栗浦光源LD產(chǎn)生激光脈沖，激光脈沖經(jīng)光束擴(kuò)展器BE聚焦和擴(kuò)束后照射到所述電 腦控制的空間光調(diào)制器SLM上并產(chǎn)生渦旋光束，所述渦旋光束經(jīng)第一全反射鏡Ml改變傳播 方向后進(jìn)入到所述控制單元； 當(dāng)所述控制單元的控制信號(hào)置位時(shí)，渦旋光經(jīng)第一全反射鏡Ml和控制單元反射后進(jìn)入 共輒禍旋光干涉單元的第一分束器BS1，所述第一分束器BS1將禍旋光束分成兩束，其中一 束渦旋光依次經(jīng)過第一分束器BS1、第七全反射鏡M7、第八全反射鏡M8和第九全反射鏡M9的 反射后到達(dá)第二分束器BS2;另一束渦旋光依次經(jīng)過第五全反射鏡M5、第六全反射鏡M6和第 二分束器BS2反射后符號(hào)變?yōu)橄喾?，跟上一束渦旋光同時(shí)到達(dá)第二分束器BS2，并在此處發(fā) 生干涉，所述干涉光進(jìn)入圖像采集單元，在所述圖像采集單元中根據(jù)干涉強(qiáng)度構(gòu)成的花瓣 形狀干涉強(qiáng)度圖中花瓣的計(jì)數(shù)就可以獲得渦旋光的整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜傻碾A數(shù)； 當(dāng)控制單元的控制信號(hào)復(fù)位時(shí)，透射過控制單元的渦旋光束經(jīng)第二全反射鏡M2與第三 全反射鏡M3反射后進(jìn)入到所述渦旋光調(diào)制單元的第一透鏡L1，經(jīng)過第一透鏡L1對(duì)渦旋光尺 寸進(jìn)行控制后的渦旋光再經(jīng)過第四全反射鏡M4改變光路，改變光路的渦旋光經(jīng)過渦旋相位 板VPP，其拓?fù)浜稍黾?階，然后經(jīng)第二透鏡L2對(duì)渦旋光尺寸進(jìn)行控制，最后又經(jīng)控制單元透 射進(jìn)入共輒渦旋光干涉單元，然后光路重復(fù)上述進(jìn)入共輒渦旋光干涉單元的光路路線。2. 如權(quán)利要求1所述的渦旋光的干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元由光柵晶體 開關(guān)GCXD構(gòu)成。3. 如權(quán)利要求1所述的渦旋光的干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述渦旋相位板VPP是一 塊折射率固定的透明相位板。4. 如權(quán)利要求3所述的渦旋光的干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述透明相位板一側(cè)表面 為平面，另一側(cè)表面為螺旋相位面，其厚度與角向方位角成正比。5. 如權(quán)利要求1所述的渦旋光的干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分束器BS1用于 將一束渦旋光分成兩束，其分束比為50:50。6. 如權(quán)利要求1所述的渦旋光的干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二分束器BS2用于 將兩束共輒渦旋光束干涉并合成一束，其分束比為50:50。7. 如權(quán)利要求1所述的渦旋光的干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，從共輒渦旋光干涉單元中 第二分束器BS2出來的干涉光經(jīng)第三透鏡L3進(jìn)入圖像采集單元后，所述干涉光經(jīng)過所述第 三透鏡L3對(duì)渦旋光尺寸進(jìn)行控制后進(jìn)入電腦控制的電荷耦合裝置CCD，所述電腦控制的電 荷耦合裝置CCD對(duì)干涉光的干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行采集，并對(duì)干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行分析，干涉強(qiáng)度圖中 花瓣的一半即為渦旋光的拓?fù)浜桑缓蟾鶕?jù)花瓣的計(jì)數(shù)獲得渦旋光的整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜?的階數(shù)。8. 如權(quán)利要求7所述的渦旋光的干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，通過對(duì)電腦控制的電荷耦 合裝置CCD兩次采集的干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行對(duì)比，若干涉強(qiáng)度圖的花瓣數(shù)增加2個(gè)，則渦旋光的 拓?fù)浜煞?hào)為正，否則為負(fù)。9. 一種渦旋光的干涉測(cè)量方法，包括如權(quán)利要求1-8任意所述的渦旋光的干涉測(cè)量系 統(tǒng)，其特征在于，本方法包括以下步驟：51. 渦旋光的產(chǎn)生:所述栗浦光源LD產(chǎn)生激光脈沖，激光脈沖經(jīng)光束擴(kuò)展器BE的聚焦和 擴(kuò)束后照射電腦控制的空間光調(diào)制器SLM，通過電腦控制的空間光調(diào)制器SLM可產(chǎn)生渦旋 光，其經(jīng)過第一全反射鏡Ml改變光路后進(jìn)入控制單元；52. 渦旋光光路的改變:控制單元的控制信號(hào)置位時(shí)，渦旋光在控制單元的光柵晶體開 關(guān)GCCD處反射進(jìn)入共輒渦旋光干涉單元;控制信號(hào)復(fù)位時(shí)，渦旋光在控制單元的光柵晶體 開關(guān)GCCD處透射進(jìn)入渦旋光調(diào)制單元；53. 渦旋光的調(diào)制：控制單元的控制信號(hào)復(fù)位時(shí)，渦旋光進(jìn)入攜帶有渦旋相位板VPP的 方形環(huán)路裝置，經(jīng)過一次渦旋相位板VPP后，渦旋光的拓?fù)浜蓪⒃黾?階，然后經(jīng)光柵晶體開 關(guān)GCCD透射進(jìn)入共輒渦旋光干涉單元；54. 渦旋光的干涉:光柵晶體開關(guān)GCCD出來的渦旋光經(jīng)第一分束器BS1后分成兩束，其 中一束經(jīng)光路中全反射鏡的奇數(shù)次反射后轉(zhuǎn)化為另一束的共輒渦旋光，并且兩束共輒渦旋 光在第二分束器BS2處發(fā)生干涉，干涉光經(jīng)第三透鏡L3進(jìn)入圖像采集單元；55. 圖像的采集:共輒渦旋光干涉單元出來的干涉光經(jīng)第三透鏡L3控制光渦環(huán)的尺寸 后進(jìn)入電腦控制的電荷耦合裝置CCD，其對(duì)干涉光的強(qiáng)度分布圖進(jìn)行采集，通過對(duì)干涉強(qiáng)度 圖進(jìn)行分析，并對(duì)電腦控制的電荷耦合裝置CCD兩次采集的干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行對(duì)比，從而可以 獲得渦旋光的整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜桑渲型負(fù)浜砂A數(shù)和符號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了渦旋光的干涉測(cè)量方法與系統(tǒng)，包括：渦旋光產(chǎn)生單元、控制單元、渦旋光調(diào)制單元、共軛渦旋光干涉單元和圖像采集單元。渦旋光產(chǎn)生單元用于產(chǎn)生渦旋光束；控制單元用于改變渦旋光的傳播光路；渦旋光調(diào)制單元用于對(duì)渦旋光束的拓?fù)浜蛇M(jìn)行調(diào)制；共軛渦旋光干涉單元用于將一束渦旋光分成兩束，并將其中一束渦旋光轉(zhuǎn)化為另一束的共軛渦旋光，然后對(duì)兩束光進(jìn)行干涉；圖像采集單元用于對(duì)兩束共軛渦旋光的干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行采集，通過對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而可以獲得渦旋光拓?fù)浜傻碾A數(shù)和符號(hào)。本發(fā)明利用改進(jìn)的M‐Z干涉儀和攜帶有渦旋相位板VPP的方形環(huán)路裝置提出了一種簡(jiǎn)單的沒有器件引入干涉影響的整數(shù)和半整數(shù)拓?fù)浜筛缮鏈y(cè)量系統(tǒng)。
【IPC分類】G01J9/02
【公開號(hào)】CN105509902
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511000590
【發(fā)明人】郭邦紅, 郭建軍, 范榕華, 張文杰, 王鈺, 張立濤, 張盼盼
【申請(qǐng)人】華南師范大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日