[发明专利]一种阵列式光学轨道角动量复用整形光学系统

权利要求书

1.一种阵列式光学轨道角动量复用整形光学系统，其特征在于：包括：光纤光源、透镜组和傅里叶变换透镜，所述光纤光源、透镜组和傅里叶变换透镜沿着光线入射方向依次设置，所述透镜组包括：一维微球面透镜阵列和柱透镜组，所述一维微球面透镜阵列由在横向空间均布的多个结构相同的微球面透镜组成，所述柱透镜组由负光焦度柱透镜和正光焦度柱透镜组成，所述光纤光源位于柱透镜组的对称平面上，且放置于微球面透镜的前焦面上，所述正光焦度柱透镜位于傅里叶透镜的前焦面上，所述负光焦度柱透镜和正光焦度柱透镜同光轴设置；

本阵列式光学轨道角动量复用整形光学系统的参数满足：

L_ideal＝2*π*a；

θ＝λ*ζ/(2*π*a)；

β＝|fA22/fA21|；

Δxζ＝λ*ζ*fB/(2*π*a)；

L＝D0*fB/fA11；

W＝L/β；

d＝λ*Δn*fB/(2*π*a)；

DA1≥fA11*(2*NA)；

DA1≤λ*Δn*fB/(2*π*a)；

1≤N≤96；

DA2≥N*λ*Δn*fB/(2*π*a)；

其中，L_ideal表示为条形光斑被转换为拓扑荷为1的光学轨道角动量圆形光斑理想长度，a表示为输入参数，θ表示为拓扑荷为1的光束经傅里叶变换透镜会聚后与光轴的夹角，ζ表示为转换后光学轨道角动量的拓扑荷，β表示为经过柱透镜组扩束后纵向与横向光斑的长宽比，fA21表示为负光焦度柱透镜的焦距，fA21表示为正光焦度柱透镜的焦距，fA11表示为微球面透镜的焦距，Δxζ表示为拓扑荷为ζ的光学轨道角动量光束所对应的微球面透镜对称平面与傅里叶变换透镜光轴在横向空间偏离量，fB表示为傅里叶变换透镜的焦距，L表示为在傅里叶变换透镜后焦面上的光斑长度，W表示为在傅里叶变换透镜后焦面上的光斑宽度，D0表示为光纤光源输出光斑的束腰直径，d表示为相邻微球面透镜之间的中心间距，λ表示为光纤光源输出光的波长，Δn表示为相邻通道光学轨道角动量光束的拓扑荷之差，DA1表示为微球面透镜在横向空间的通光口径，NA表示为光纤光源的光纤数值孔径，N表示为微球面透镜的数量，DA2表示为柱透镜组在横向空间方向的通光口径。

2.根据权利要求1所述的一种阵列式光学轨道角动量复用整形光学系统，其特征在于：所述微球面透镜与所述柱透镜组正交设置。

3.根据权利要求1所述的一种阵列式光学轨道角动量复用整形光学系统，其特征在于：所述光纤光源为单模光纤光源。