[发明专利]一种基于涡旋光旋转多普勒效应的物体转向检测装置

权利要求书

1.一种基于涡旋光旋转多普勒效应的物体转向检测装置，其主要部件包括：激光器(1)、水平偏振片(2)、平凸透镜1(3)、平凸透镜2(4)、分光棱镜1(5)、空间光调制器(6)、道威棱镜(7)、凸透镜3(8)、凸透镜4(9)、组合成像望远镜(10)、分光棱镜2(11)、光电转换器(12)、频谱转换器(13)、示波显示器(14)、平面反射镜(15)；

所述水平偏振片置于激光器后方，用于生成水平偏振光，以适应后方空间光调制器的调控要求；

所述平凸透镜1(3)、平凸透镜2(4)依次置于水平偏振片后方，用于将激光扩束准直；

所述空间光调制器置于平凸 透镜2(4)后方，用于将普通激光光束进行调制后生成涡旋光束；

所述平面反射镜(15)置于空间光调制器出射光方向上，用于改变涡旋光束传播方向；

所述分光棱镜1(5)置于平面反射镜(15)后方，用于将涡旋光束分成两路，一路作为探测光照射旋转物体，另一路作为参考光用于和散射光进行拍频耦合；

所述道威棱镜置于分光棱镜1(5)探测光光路上，道威棱镜旋转后可给探测光增加一个方向已知的旋转；

所述凸透镜3(8)和凸透镜4(9)置于道威棱镜后方，用于对探测光束进行准直；

所述组合成像望远镜平行于探测光光路安置，用于收集旋转物体表面散射光；

所述分光棱镜2(11)置于分光棱镜1(5)分出的参考光和组合成像望远镜收集散射光相交位置，用于使散射光和参考光发生拍频耦合；

所述光电转换器接收分光棱镜2(11)出射的参考光和散射光的耦合光束进行探测；

所述频谱转换器与光电转换器连接，进行信号采样及信号时域频域转换，随后连接示波显示器进行信号显示。

2.根据权利要求1的一种基于涡旋光旋转多普勒效应的物体转向检测装置，其特征在于，利用空间光调制器(SLM)产生特定旋向的涡旋光，透射以一定角速度顺时针旋转的道威棱镜后照射旋转物体，物体表面的散射光中将产生一个旋转多普勒频移，收集旋转物体表面散射光并通过分光棱镜2(11)将其与参考光进行拍频耦合，将耦合后的光束照射到光电转换器便可解析出频移量Δf₁,从而对有偏移的旋转多普勒频移信号进行采集；随后改变道威棱镜的旋转方向,观测示波显示器上此时频移量Δf₂，若Δf₁＜Δf₂，即可判断出物体的旋转方向与道威棱镜第一次转向相同；若Δf₁＞Δf₂，则物体旋转方向与道威棱镜第二次转向相同，从而实现对旋转物体旋转方向的辨别。