[发明专利]测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法及系统

权利要求书

1.测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，包括：

记录待测部分相干测涡旋光束的光强；

对所述待测部分相干涡旋光束引入三次不同相位赋值的扰动；

对扰动后的待测部分相干涡旋光束进行傅里叶变换，并记录三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强；

根据三次不同相位赋值和三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强，通过反傅里叶变换得到待测部分相干涡旋光束的交叉谱密度函数；

根据复相干度的定义，利用所述交叉谱密度函数和待测部分相干涡旋光束的光强得到待测部分相干涡旋光束的复相干度；

绘出复相干度的相位分布图，所述相位分布图中相干奇点的数目即为拓扑荷数，根据相干奇点周围相位变化的旋向确定拓扑荷正负，其中逆时针为正，顺时针为负。

2.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述根据三次不同相位赋值和三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强，通过反傅里叶变换得到待测部分相干涡旋光束的交叉谱密度函数，具体包括：

首先，在不引入扰动的情况下，待测部分相干涡旋光束在傅里叶平面的光强表示为：

I₀(ρ)＝∫∫W(r₁,r₂)exp[-i2πρ(r₁-r₂)]dr₁dr₂

其中W(r₁,r₂)是待测部分相干涡旋光束的交叉谱密度，当在r＝r₀处引入扰动，光强表达式变成：

I(ρ)＝I₀(ρ)+CC^*W(r₀,r₀)+

+C∫W(r₁,r₀)exp[-i2πρ(r₁-r₀)]dr₁

+C^*∫W(r₀,r₂)exp[-i2πρ(r₀-r₂)]dr₂

其中C为确定的复数，用于表征扰动，对该光强进行反傅里叶变换可得：

FT^-1[I(ρ)](r)＝FT^-1[I₀(ρ)](r)+CC^*W(r₀,r₀)δ(r)

+CW(r₀+r,r₀)+C^*W(r₀,r₀-r)

通过三次改变扰动的相位赋值，得到三个方程，求解得到交叉谱密度函数。

3.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，还包括：

绘出复相干度振幅分布图，所述振幅分布图中相干奇点的数目即为拓扑荷数。

4.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述待测部分相干涡旋光束由部分相干光束照射在加载了涡旋相位的纯相位空间光调制器上并经过聚焦透镜后产生。

5.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述扰动与待测部分相干涡旋光束的面积比为1/6到1/15。

6.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述扰动为圆形。

7.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，利用纯相位空间光调制器对待测部分相干涡旋光束引入扰动。