[发明专利]一种任意奇点光束阶数检测装置及方法

权利要求书

1.一种任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述任意奇点光束阶数检测装置包括：

用于生成具有正交线偏振分量的任意拓扑荷数和偏振阶数的奇点光的奇点光束产生模块；

用于生成沿预设角度线性偏振的参考光的参考光束产生模块；

用于使入射的所述奇点光和所述参考光的水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉的偏振分离干涉模块；

用于对干涉光强分布进行探测的光强检测模块。

2.根据权利要求1所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述奇点光束产生模块包括：

用于产生高斯光束的光源；

设置在所述光源后方，用于调节所述高斯光束的偏振的起偏器；

用于改变偏振方向和相位的奇点光发生装置；

设置在所述奇点光发生装置后方，用于改变所述奇点光的偏振方向的第一偏振片。

3.根据权利要求2所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述参考光束产生模块包括：

设置在所述起偏器后方，用于将经过所述起偏器调整后高斯光束分成两束的分束装置；

设置在所述分束装置下方，用于改变光路方向的第一转向装置；

设置在所述第一转向装置后方，用于改变偏振方向的第二偏振片；

设置在所述第二偏振片后方，用于改变光路方向的第二转向装置；

设置在所述第一偏振片后方并设置在所述第二转向装置上方，用于将偏振态调整后的奇点光和参考光进行合并的合束装置。

4.根据权利要求3所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述分束装置用于将经过所述起偏器调整后高斯光束分成两束，一束用于产生所述奇点光，一束用于产生所述参考光；

所述奇点光发生装置设置在所述分束装置后方。

5.根据权利要求3所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述偏振分离干涉模块包括用于将入射光束的水平和垂直偏振分量以不同的反射角反射回去，使不同偏振分量空间分离的闪耀光栅；

所述闪耀光栅设置在合束装置后方。

6.根据权利要求5所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述光强检测模块包括用于记录干涉条纹信息的光强探测装置；

所述光强探测装置设置在所述闪耀光栅下方。

7.根据权利要求6所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述光源为波长为1550nm的激光器；

所述起偏器为格兰棱镜；

所述分束装置为偏振分束器；

所述奇点光发生装置为超表面；

所述第一偏振片和所述第二偏振片分别为四分之一玻片和半波片；

所述第一转向装置和所述第二转向装置均为平面镜；

所述合束装置为偏振合束器；

所述闪耀光栅为反射式相位型空间光调制器；

所述光强探测装置为CCD相机。

8.根据权利要求6所述的任意奇点光束阶数检测装置，其特征在于，所述奇点光与所述参考光共轴入射至所述闪耀光栅上。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述任意奇点光束阶数检测装置的任意奇点光束阶数检测方法，其特征在于，所述任意奇点光束阶数检测方法包括以下步骤：

步骤A，经过光源、起偏器和分束装置产生强相干性的两束子光束，分别为第一子光束和第二子光束；

步骤B，所述第一子光束经过奇点光发生装置和第一偏振片后产生45°线偏振的奇点光；

步骤C，所述第二子光束经过第一转向装置、第二偏振片和第二转向装置后产生45°线偏振的参考光；

步骤D，所述45°线偏振的奇点光和所述45°线偏振的参考光经过合束装置后投射到偏振敏感的闪耀光栅上，实现水平和垂直偏振分量的分离和干涉；

步骤E，通过光强探测装置读取干涉图样，并通过分析得到干涉图样中携带的奇点光束拓扑荷数和偏振阶数信息。

10.根据权利要求9所述的任意奇点光束阶数检测方法，其特征在于，通过偏振敏感的所述闪耀光栅后，光束垂直偏振分量以与入射角相同的反射角反射，光束水平偏振分量以大于入射角的反射角衍射。