[发明专利]三维波包轨迹耦合光束的腔外产生方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种三维波包轨迹耦合光束的腔外产生方法、装置、电子设备和存储介质，该方法包括：搭建光场调制装置，光场调制装置可调制得到束腰位置接近空间光调制器感光面的高斯光束；建立相干态光场的波迹二象性理论，根据波迹二象性理论确定三维波包轨迹耦合光束光场对应的目标参数；根据目标参数，计算得到相位全息模板，并将相位全息模板写入空间光调制器；将高斯光束照射加载相位全息模板图的空间光调制器得到目标光场。本发明实施例避免了严格、精确地调节激光谐振腔参数以满足苛刻条件，同时还可以在更大范围、更稳定、更可控地产生三维波包轨迹耦合光束，具有操作便捷、可灵活定制光场的优点。

技术领域

本发明涉及光场调控领域，尤其涉及一种三维波包轨迹耦合光束的腔外产生方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

光场调控，一般是指对光场的空间分布进行强度和相位调制，以获得具有特定强度和相位分布的结构光束，广泛应用于光通信、光学微操控、特种加工、量子光学等领域。SU(2)相干态光束作为一种特殊的体现量子-经典关联的特殊光源，拥有极为丰富的横模特征，可用于光学操控量子光学，微粒子操控和量子通信等领域。

目前现有技术中产生SU(2)相干态的唯一方法是频率简并腔(FrequencyDegenerated Cavity,FDC)方法，利用谐振腔的多横-纵模频率简并条件，SU(2)相干态中的不同本征态对应的本征频率为定值。这时要求Δω_n；m；l＝ω_{n+pK；m+qK；l+sK}-ω_n；m；l＝0。由于平凹腔激光器横纵模间隔之间比例有如下关系：

其中，p和q横模间隔比例，ω_n；m；l为谐振腔本征频率，L为平凹腔腔长，R为腔镜的曲率半径。

这里Ω∈(0,1)，且只有当Ω为有理数时，频率简并条件才有可能满足。上式表明横纵模间隔比例严格依赖于腔长和腔镜曲率的调节，又因为谐振腔稳定性条件(LR)的存在，使得可实现的Ω∈(0,1/2)。正是由于这种方法严重依赖于谐振腔参数(腔长、腔镜曲率等)，需要严格、精确地调节腔参数(腔长、腔镜曲率等)以满足频率简并腔的苛刻条件，较难实现不同SU(2)相干态模式的转换；同时，受到谐振腔稳定性、腔长长度等因素的限制，导致多种类别的SU(2)相干态光场无法通过该方法产生；此外由于谐振腔本身的限制，导致SU(2)耦合的本征态很难在谐振腔里灵活控制，一般谐振腔只能输出厄米特-高斯模式族，其他SU(2)本征模式需要通过腔外模式转换产生。以上这些特点都说明，基于腔内的复杂调谐不仅提高了成本，还严重限制了工作效率和调谐的灵活性。

因此，如何提出一种方法，能够实现避免了现有技术需要严格、精确地调节腔参数以满足频率简并腔的苛刻条件，避免了搭建复杂固体激光器，不依赖于激光谐振腔的调制系统便可以简单、灵活地获得广义SU(2)相干态光束，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种三维波包轨迹耦合光束的腔外产生方法、装置、电子设备和存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种三维波包轨迹耦合光束的腔外产生方法，包括：

搭建光场调制装置，所述光场调制装置可调制得到束腰位置接近空间光调制器感光面的高斯光束；

建立相干态光场的波迹二象性理论，根据所述波迹二象性理论确定三维波包轨迹耦合光束光场对应的目标参数；

根据所述目标参数，计算得到相位全息模板，并将所述相位全息模板写入所述空间光调制器；

将所述高斯光束照射加载所述相位全息模板图的所述空间光调制器得到目标光场。

第二方面，本发明实施例提供一种三维波包轨迹耦合光束的腔外产生装置，包括：