[发明专利]正方阵列涡旋光束产生装置、螺旋光束产生装置及应用

说明书

本公开提供了一种正方阵列涡旋光束产生装置、螺旋光束产生装置及应用。其中，正方阵列涡旋光束产生装置包括第一分光棱镜，用于将平行光束分成两路，一路透过第一四分之一波片，经第一平面反射镜反射至第一二维正交光栅；另一路透过第二四分之一波片，经第二平面反射镜反射至第二二维正交光栅；经第一二维正交光栅和第一滤波器得到中心区域最亮的四个点光源；经过第二二维正交光栅和第二滤波器得到中心区域最亮的四个点光源；第一滤波器和第二滤波器分别得到的四个点光源均经第二分光棱镜后透过第三傅里叶透镜产生正方阵列涡旋光束。

技术领域

本公开属于光学领域，尤其涉及一种正方阵列涡旋光束产生装置、螺旋光束产生装置及应用。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

正方阵列涡旋光束通常常用液晶空间光调制器来实现。其中，液晶空间光调制器是指在主动控制下，基于液晶分子的双折射效应，通过外加电场控制液晶分子的分子指向进而实现光场的调制，目前空间光调制器可以有效实现光场的振幅调制，相位调制，偏振态调制。它可以方便地将信息加载到一维或二维的光场中，利用光的宽带宽，多通道并行处理等优点对加载的信息进行快速处理。它是构成实时光学信息处理、光互连、光计算等系统的核心器件。

正方阵列空间螺旋光束具有特殊的强度分布特性，在光的传输方向上，光场的强度分布随传输距离的改变会发生相应的旋转，在空间中形成类似于DNA分子的螺旋型光强分布特性。由于其特殊的强度分布特征，可以应用在三维材料的加工、粒子的操控、光通信等领域，如采用全息干涉的方法加工三维光子晶体、螺旋型结构的光波导等。阵列螺旋光束可以通过阵列涡旋光束和一束轴向平面波叠加来实现。目前，已经可以通过振幅型或相位型空间调制器获得阵列涡旋光束，和轴向平面波干涉叠加即可产生阵列空间螺旋光束。

但是，发明人发现，由于空间光调制器含有许多独立单元，这些独立单元在空间上排列成一维或二维阵列，通过复杂的薄膜晶体管电路可以实现对每个液晶单元的单独控制，从而实现对照明在其上光波的调制，这样导致空间光调制器本身结构复杂且价格较高；另一方面，空间光调制器的像素尺寸较大，难以产生小尺度的阵列涡旋光束。

发明内容

为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种正方阵列涡旋光束产生装置，其光路简单直观、易于实现，能量利用率高。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种正方阵列涡旋光束产生装置，包括：

第一分光棱镜，其用于将平行光束分成两路，一路平行光束透过第一四分之一波片，经第一平面反射镜反射至第一二维正交光栅；另一路平行光束透过第二四分之一波片，经第二平面反射镜反射至第二二维正交光栅；

经过第一二维正交光栅产生的光场经第一傅里叶透镜后在焦面处获得频谱，再经第一滤波器得到中心区域最亮的四个点光源；经过第二二维正交光栅产生的光场经第二傅里叶透镜后在焦面处获得频谱，再经第二滤波器得到中心区域最亮的四个点光源；

第一滤波器和第二滤波器分别得到的四个点光源均经第二分光棱镜后透过第三傅里叶透镜产生正方阵列涡旋光束。

本公开的第二个方面提供一种正方阵列空间螺旋光束产生装置，其结构简单且成本低。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种正方阵列空间螺旋光束产生装置，包括：

正方阵列涡旋光束产生装置，其用于产生正方阵列涡旋光束；

控制器，其与所述正方阵列涡旋光束产生装置中的第一滤波器或第二滤波器相连，用于控制第一滤波器或第二滤波器输出一个中心零级的点光源并与正方阵列涡旋光束干涉后产生正方阵列空间螺旋光束。

本公开的第三个方面提供正方阵列涡旋光束产生装置的应用。