[发明专利]一种任意奇点光束阶数检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种任意奇点光束阶数检测装置及方法，所述装置包括：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。本发明通过将任意偏振态的光束进行水平偏振分量和垂直偏振分量进行分离和相互干涉，通过分析干涉条纹，实现对任意奇点光束拓扑荷数与偏振阶数的准确检测，具有检测效率高、适用范围广的优点。

技术领域

本发明涉及信息光学技术领域，尤其涉及的是一种任意奇点光束阶数检测装置及方法，适用于检测任意奇点光束的拓扑荷数和偏振阶数。

背景技术

结构光束由于具有空间变化的场分布而吸引了广泛关注。携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)的涡旋光(Vortex Beam，VB)和柱矢量光(CylindricalVector Beam，CVB)是被广泛研究的两种典型奇点光束，分别具有相位奇点和偏振奇点。他们都具有环形的强度分布，以及由于中心奇点而产生的暗点。由于其独特的光学特性，涡旋光和柱矢量光已经广泛应用于从光通信、光学操纵、光学成像到量子信息处理的各种应用中。

通常，同时具有相位奇异性奇点和偏振奇异奇点性的光束同时也能为光束操纵提供更多自由度。这些光束也称为圆柱矢量涡旋光(Vector Vortex Beam，CVVB)，在光学操纵领域引起了广泛关注。研究人员提出了许多奇点光束的产生方法。但是，在产生高质量的奇点光束之外，有效识别其拓扑荷数和偏振阶数也至关重要。由于奇点光束的空间场分布互不相同，关于其拓扑荷数和偏振阶数的检测方法也应有所不同。通常，干涉法用于确定VB的拓扑荷数，检偏器则广泛用于检测CVB和CVVB的偏振阶数。然而，目前仍缺乏一套通用且行之有效的方法用以检测任意奇点光束的拓扑荷和偏振阶数。

因此，针对上述缺陷，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种任意奇点光束阶数检测的装置及方法，利用偏振敏感的闪耀光栅对入射奇点光和参考光(入射的45°线偏振奇点光和45°线偏振参考光)进行水平与垂直偏振分量的分离和相互干涉，通过分析闪耀光栅后的孔径后所产生干涉条纹，实现涡旋光束拓扑荷数检测，整个系统光路结构相对简单合理、检测现象直观易读，现实中易于操作，耗时短，不仅能准确测量拓扑荷数值，还能测量偏振阶数。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种任意奇点光束阶数检测装置，其中，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。

所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，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。

所述任意奇点光束阶数检测装置，其中，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；