[实用新型]一种测量分数阶光学涡旋拓扑荷值的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量分数阶光学涡旋拓扑荷值的装置，具体的说是涉及一种利用相位测量分数阶涡旋拓扑荷值的装置。

背景技术

由于涡旋光束在玻色-爱因斯坦凝聚、量子信息编码、粒子囚禁、光镊及光扳手等领域具有重要的应用前景，成为近年来信息光学领域一个非常重要的研究热点。2004年，M.V. Berry首次系统、全面的阐述了分数阶光学涡旋的理论基础（M. V. Berry, J Opt a-Pure Appl Op 6 (2004) 259）。分数阶涡旋光束可携带更多信息量、且能提供更精细化的微粒操作，成为涡旋光学领域众多研究者竞相研究的热点课题。

生成分数阶光学涡旋的最简洁方法是利用计算全息图显示在空间光调制器上。由于分数阶涡旋光束的空间稳定性很差，因此，在研究分数阶涡旋光束特性及应用时，对生成的分数阶涡旋光束的拓扑荷值(即光子轨道角动量)进行精确测量是首先需要解决的问题。

从目前研究看，涡旋光束拓扑荷值的测量主要分为干涉测量和衍射测量。但这两种方法都是通过数干涉/衍射条纹数测量来实现，仅能达到半整数阶（0.5阶）精度（A. Mourka et al., Optics Express 19 (2011) 5760）的拓扑荷值测量。

因此，如何实现任意阶（0.1阶）精度的拓扑荷值的测量是该技术领域面临的一个亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：提供一种能实现任意阶（0.1阶）精度的分数阶光学涡旋拓扑荷值测量的装置。

本实用新型所采用的技术方案为：一种测量分数阶光学涡旋拓扑荷值的装置，包括一连续波激光器，在该连续波激光器的光束前进方向依次设有准直扩束器、高斯-平顶光束转换器、起偏器、分束镜；经分束镜后，激光束被分为透射光和反射光，透射光与反射光成90°夹角，透射光作为参考光束照射在空间光调制器上；反射光束照射在反射镜上，所述反射镜安装在压电陶瓷微位移台上；反射后的透射光束和反射光束再次经过分束镜合束后，经会聚透镜会聚后照射在光阑上，通过检偏器后进入CCD相机成像；

所述的空间光调制器与计算机连接，计算机将计算全息图输入到空间光调制器上；

所述的压电陶瓷微位移台与微位移控制器相连，所述的微位移控制器分别与计算机和触发器相连；

所述的CCD相机分别与计算机和触发器相连。

与以往技术相比，本实用新型的优点：本装置能实现分数阶涡旋光束任意阶(0.1阶)精度的拓扑荷值的测量，将涡旋光束拓扑荷值的测量从目前的半整数阶（0.5阶）精确到任意阶；可广泛应用于玻色-爱因斯坦凝聚、量子通信、信息编码与传输、粒子囚禁、光镊、光扳手等领域的拓扑荷值测量。

附图说明

图1为测量装置的结构示意图。

附图说明：100-连续波激光器，110-准直扩束器，120-高斯-平顶光束转换器，131-起偏器，140-分束镜，150-空间光调制器，210-压电陶瓷微位移台，220-反射镜，230-会聚透镜，240-光阑，132-检偏器，300-CCD相机，400-计算机，500-触发器，600-微位移控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

按照图1的结构布置测量光路图；由附图可见，一种测量分数阶光学涡旋拓扑荷值的装置，包括一连续波激光器100，在该连续波激光器100的光束前进方向依次设有准直扩束器110、高斯-平顶光束转换器120、起偏器131、分束镜140；经分束镜140后，激光束被分为透射光和反射光，透射光与反射光成90°夹角，透射光作为参考光束照射在空间光调制器150上；反射光束照射在反射镜220上，反射镜220安装在压电陶瓷微位移台210上；反射后的透射光束和反射光束再次经过分束镜140合束后，经会聚透镜230会聚后照射在光阑240上，通过检偏器132后进入CCD相机300成像；

所述的空间光调制器150与计算机400连接，计算机400将计算全息图输入到空间光调制器150上；

所述的压电陶瓷微位移台210与微位移控制器600相连，所述的微位移控制器600与计算机400和触发器500相连；

所述的CCD相机300与计算机400和触发器500相连。

一种测量分数阶光学涡旋拓扑荷值的装置的测量方法，其主要是：

包括利用计算机全息技术将生成计算全息图写入空间光调制器150的步骤；