[发明专利]一种拓扑电荷可调节的涡旋光束产生装置

说明书

本发明提供了一种拓扑电荷可调节的涡旋光束产生装置，能够产生涡旋光束并同时对其拓扑电荷进行调节。本发明采用环形光端面泵浦晶体得到初始的涡旋光束，光束模式纯度高，装置结构紧凑、稳定性好；利用带有旋转对称分布螺旋针孔阵列的衍射屏来改变涡旋光束的拓扑荷数，衍射屏易于取出调换，通过调换不同螺旋结构的衍射屏能够自由且轻便的改变涡旋光束拓扑荷数，装置成本理想，便于操作。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种拓扑电荷可调节的涡旋光束产生装置。

背景技术

涡旋光束是一种特殊的新型光束，具有螺旋形相位分布的特点，光束中的每个光子携带的轨道角动量，其中l称为拓扑荷数，为约化普朗克常数。该光束沿光束传播方向上光束中心强度或轴向强度保持为零。涡旋光束性质独特，在光学微操纵和空间光通信等领域有着重要的研究意义和应用前景。改变涡旋光束的拓扑荷数即改变涡旋光束的阶数，能够改变光子携带的轨道角动量。改变涡旋光束的轨道角动量能在不改变光强的前提下实现对粒子束缚力的控制，增强光镊的灵活性；调节轨道角动量能改变手性超材料的结构分布，在超材料制备领域有相当的应用前景，因此调节涡旋光束的拓扑荷数对于涡旋光束的应用有着重要的意义。但是现有的涡旋光束产生装置不能同时进行涡旋光束拓扑荷数的调节。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种拓扑电荷可调节的涡旋光束产生装置，能够产生涡旋光束并同时对其拓扑电荷进行调节。

为实现上述目的，本发明一种拓扑电荷可调节的涡旋光束产生装置技术方案如下：

包括光泵浦模块、增益晶体和衍射屏；其中，光泵浦模块输出环形泵浦光到增益晶体，增益晶体与衍射屏由机械装置固定；

所述衍射屏具有旋转对称分布螺旋针孔阵列，衍射屏可拆卸更换，通过更换衍射屏，改变涡旋光束的拓扑荷数。

其中，根据目标的涡旋光束拓扑荷数，拆卸调换衍射屏，实现涡旋光束拓扑荷数改变。

其中，所述光泵浦模块包括半导体激光器和聚焦透镜；半导体激光器为光纤耦合输出，半导体激光器出光后经光纤耦合，被聚焦透镜会聚得到环形泵浦光。

其中，所述环形泵浦光泵浦到增益晶体端面。

其中，其特征在于，所述增益晶体两端镀有部分透过膜，组成法珀腔；

其中，前端面镀有对输出激光波长的高反膜和对泵浦光波长的高透膜，后端面镀有对输出激光波长的高反膜。

其中，拓扑荷数l与衍射屏上的螺旋针孔阵列的数量m和旋向关系为：

l＝M×m+l₀，M＝0,±1,±2,……

其中，l₀为LG_0,1模的涡旋光束的拓扑荷数，螺旋针孔阵列的旋向为顺时针时M为负数，旋向为逆时针时M为正数。

有益效果：

本发明采用环形光端面泵浦晶体得到初始的涡旋光束，光束模式纯度高，装置结构紧凑、稳定性好；利用带有旋转对称分布螺旋针孔阵列的衍射屏来改变涡旋光束的拓扑荷数，衍射屏易于取出调换，通过调换不同螺旋结构的衍射屏能够自由且轻便的改变涡旋光束拓扑荷数，装置成本理想，便于操作。

附图说明

图1(a)为本发明装置示意图；图1(b)为本发明装置的增益晶体与衍射屏示意图。

图2(a)为本发明实施例采用的螺旋针孔阵列的数量m为6，旋向为顺时针的衍射屏；图2(b)为本发明实施例采用的螺旋针孔阵列的数量m为6，旋向为拟时针的衍射屏；图2(c)为本发明实施例采用的螺旋针孔阵列的数量m为8，旋向为顺时针的衍射屏；图2(d)为本发明实施例采用的螺旋针孔阵列的数量m为8，旋向为逆时针的衍射屏。