[发明专利]一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统及方法

权利要求书

1.一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统，其特征在于，包括：

光束生成器，用于生成矢量涡旋光束，所述矢量涡旋光束的偏振态是角向变化的；

非局域非线性介质，设置在所述光束生成器的出射光路上，用于将所述矢量涡旋光束稳定地传输出去；

尺寸控制器，与所述非局域非线性介质连接，用于改变所述非局域非线性介质的尺寸；

小孔径光阑，设置在所述非局域非线性介质的输出光路上，用于对经所述非局域非线性介质传播后的矢量涡旋光束的大小进行限制，形成小孔径矢量涡旋光束；

线偏振片，设置在所述小孔径光阑的输出光路上，用于将所述小孔径矢量涡旋光束转换为线偏振光；

图像传感器，设置在所述线偏振片的输出光路上，用于接收所述线偏振光；

处理器，与所述图像传感器连接，用于依据所述线偏振光生成线偏振态分布图，并依据所述线偏振态分布图确定所述矢量涡旋光在所述非局域非线性介质中传播距离的改变量；

控制输入功率一定，使用所述图像传感器获取最初位置的线偏振态分布图，通过所述尺寸控制器改变角向矢量涡旋光束在所述非局域非线性介质中的传播距离，使偏振态发生旋转，通过所述处理器得到的改变角向矢量涡旋光束在非局域非线性介质中传播距离前后偏振态的旋转角度，确定传播距离的改变量。

2.根据权利要求1所述的一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统，其特征在于，所述非局域非线性介质为液晶介质。

3.根据权利要求2所述的一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统，其特征在于，所述尺寸控制器为液晶容积尺寸控制器。

4.根据权利要求1所述的一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统，其特征在于，所述图像传感器为CCD图像传感器。

5.根据权利要求2所述的一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统，其特征在于，所述液晶介质为向列相液晶介质。

6.根据权利要求1所述的一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统，其特征在于，所述非局域非线性介质为铅玻璃介质。

7.根据权利要求1所述的一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统，其特征在于，所述矢量涡旋光束为：

其中A₀表示振幅，x表示矢量涡旋光束传播的横截面的水平方向坐标，y表示矢量涡旋光束传播的横截面的竖直方向坐标，z表示矢量涡旋光束的传播方向的坐标，r表示矢量涡旋光束传播的横截面上点(x,y)的极化半径，表示点(x,y)的角向角度，表示矢量涡旋光束的附加相位，w₀表示基模高斯光束的腰斑半径，m表示偏振拓扑荷数，n表示涡旋拓扑荷数，i表示虚数，Δθ表示沿y方向的偏振相对于沿x方向的偏振的相位差，e_x表示x方向上的单位向量，e_y表示y方向上的单位向量。