[发明专利]测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法及系统

权利要求书

1.测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，包括：

将部分相干涡旋光束入射至双缝并发生干涉；

将干涉后的部分相干涡旋光束聚焦至纯相位空间光调制器的接收屏上；

通过所述纯相位空间光调制器对接收屏上部分相干涡旋光束的中心引入三次不同相位赋值的扰动；

对扰动后的部分相干涡旋光束进行傅里叶变换，并记录三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强；

根据三次不同相位赋值和三次不同相位赋值下傅里叶平面的光强，基于反傅里叶变换计算得到所述干涉后聚焦的部分相干涡旋光束的交叉谱密度函数；

绘出交叉谱密度函数的相位分布图，所述相位分布图中相干奇点数目的一半即为拓扑荷数，根据相干奇点周围相位变化的旋向确定拓扑荷正负，其中逆时针为正，顺时针为负。

2.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述部分相干涡旋光束入射至双缝，其交叉谱密度表达式为：

其中，双缝紧挨着部分相干涡旋光束的源平面，W₁(r₁,r₂)表示经过双缝前也就是源平面的部分相干涡旋光束的交叉谱密度表达式，H(r₁)H^*(r₂)表示双缝函数，x₁,x₂,y₁,y₂为光束在源平面的坐标，b是狭缝宽度，2a+b是双缝中心点间距，p是部分相干涡旋光束的径向指数模式取0,l为部分相干涡旋光束的拓扑荷数(TC),σ_g为光束的横向相干宽度，“*”是复共轭,ω₀为束腰,H_x为厄米多项式，q是电荷值，A_m和B_m是模拟双缝的函数的系数。

3.如权利要求1所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述将干涉后的部分相干涡旋光束聚焦至纯相位空间光调制器的接收屏上，具体包括：

通过第一透镜将干涉后的部分相干涡旋光束聚焦至反射式纯相位空间光调制器的接收屏上。

4.如权利要求3所述的测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法，其特征在于，所述干涉后的部分相干涡旋光束经过第一透镜聚焦后的部分相干涡旋光束的交叉谱密度表达式为：

其中，A,B,C,D是光学系统的传输矩阵的元素，当光束经过第一透镜传输并聚焦时，B＝f；D＝1。U＝(u,v)为矢量坐标，u₁,v₁,u₂,v₂是光束在空间光调制器接收屏平面的坐标，f是第一透镜的焦距，z是传输的距离，这里等于透镜的焦距。