[发明专利]一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的装置及方法

权利要求书

1.一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的装置，其特征在于，包括：

角向渐变式衰减片，用于对待测涡旋光束进行电场振幅角向调制，角向渐变衰减片的透过率函数T(θ)为：θ为角向渐变式衰减片所在平面柱坐标系下的方位角；

聚焦透镜，用于对调制后的涡旋光束进行聚焦；

CCD相机，用于记录聚焦光强，通过聚焦光强分布获得待测涡旋光束拓扑荷的大小和正负信息。

2.如权利要求1所述的一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的装置，其特征在于，聚焦透镜的前焦平面为经角向渐变式衰减片调制后的涡旋光束的入射面。

3.如权利要求1所述的一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的装置，其特征在于，角向渐变式衰减片位于聚焦透镜的前焦平面侧，CCD相机位于聚焦透镜的后焦平面侧。

4.一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的方法，其特征在于，包括：

将待测涡旋光束通过角向渐变式衰减片进行电场振幅角向调制，角向渐变衰减片的透过率函数T(θ)为：θ为角向渐变式衰减片所在平面柱坐标系下的方位角；

将调制后的涡旋光束经聚焦透镜进行光束聚焦；

通过CCD相机记录聚焦光束的聚焦光强；

通过聚焦光强分布获得待测涡旋光束拓扑荷的大小和正负信息。

5.如权利要求4所述的一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的方法，其特征在于，聚焦光强的奇点数量为待测光束的拓扑荷的大小，奇点的分裂方向体现待测涡旋光束拓扑荷的正负。

6.如权利要求4所述的一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的方法，其特征在于，包含奇点的光斑光强逆时针增大，奇点沿着顺时针分裂，说明待测涡旋光束的拓扑荷为正；

包含奇点的光斑光强顺时针增大，奇点沿着逆时针分裂，说明待测涡旋光束的拓扑荷为负。

7.如权利要求4所述的一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的方法，其特征在于，待测涡旋光束通过角向渐变式衰减片后的电场E(r,θ)表达式为：

E(r,θ)＝T(θ)E_i(r)exp(ilθ)

其中，r和θ分别为角向渐变式衰减片所在平面柱坐标系下的极径和方位角，E_i(r)为未携带涡旋相位的背景电场分布，l为待测涡旋光束的拓扑荷数，T(θ)是角向渐变衰减片的透过率函数。

8.如权利要求7所述的一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的方法，其特征在于，CCD相机记录聚焦光束的聚焦光强I_f(ρ,φ)分布表达式为：

其中，ρ和分别为CCD相机所在平面处的柱坐标下的极径和方位角，λ和f分别为待测涡旋光束的波长和聚焦透镜的焦距。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求4-8任一项所述的一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求4-8任一项所述的一种同时测量涡旋光束拓扑荷大小和正负的方法的步骤。