[发明专利]高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生方法及系统

权利要求书

1.一种高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生系统，其特征在于，所述高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生系统包括：

超表面模块，由超表面、半波片、四分之一波片组成，产生和调控实现轨道角动量光束的偏振态的任意演化；光场中偏振态的连续演变用于几何相位的产生；通过灵活的插取、更换以及增减半波片和四分之一波片进行线偏振到圆偏振的所有基本偏振态的入射和出射调控；

光源产生和控制模块，由宽带光源、光强调节器、波长选择器产生特定高斯光束；

偏振光束的检测模块，由格兰激光偏振器、四分之一波片和光强探测器组成；通过测量光束的斯托克斯参数，反演偏振态分布来反映矢量偏振态的演化过程。

2.如权利要求1所述高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生系统，其特征在于，所述高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生系统还包括：

脉冲生成模块，利用脉冲半导体激光器来产生高斯光束；

循环光路生成模块，由三个二向色镜和一个偏振分光棱镜构成，用于构成循环光路；

光束校准模块，用于通过光束校准装置进行光束校准；

涡旋光束生成模块，由螺旋相位板构成，用于将高斯光束转换为具有轨道角动量态的涡旋光束，每经过一次螺旋相位板，出射光束的拓扑荷数将升高一阶；

光路控制模块，用于通过光路控制器控制脉冲信号的循环与输出；

所述脉冲生成模块包括：

所述脉冲生成模块利用脉冲半导体激光器产生高斯光束；

所述脉冲半导体激光器包括：激光器外壳、驱动器和多个激光器单元；每一个激光器单元包括一个三极管、一个高压电容和多个激光器芯片，各个激光器单元的三极管和高压电容均设置在驱动器上，所述驱动器设置在所述激光器外壳上；

各个激光器单元的三极管的栅极分别输入激光控制信号，各个激光器单元的三极管的漏极分别与对应的激光器芯片组的负极连接，各个激光器单元的三极管的源极和对应的高压电容的第一连接端连接，各个激光器单元的高压电容的第二连接端和对应的激光器芯片的正极连接，所述高压电容的第二连接端接入高压电源。

3.如权利要求1所述高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生系统，其特征在于，所述光束校准模块包括：利用光束校准装置进行光束校准；所述光束校准装置包括两个可调整相对位置间距和角度的楔角棱镜，用于利用两个楔角棱镜进行光束校准。

4.如权利要求1所述高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生系统，其特征在于，所述涡旋光束生成模块包括：螺旋相位板SPP，所述螺旋相位板SPP是一块折射率固定的透明板，两侧的表面结构分别为平面和螺旋相位面，螺旋相位板SPP的厚度与角向方位角成正比；

当高斯光通过所述螺旋相位板SPP时，SPP的螺旋形表面使透射光束光程变化不同，引起的相位改变量也不同，光束的拓扑荷数升高一阶，透射光束变为涡旋光束。

5.如权利要求1所述高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生系统，其特征在于，所述光路控制模块包括：

所述光路控制模块利用光路控制器控制脉冲信号的循环与输出；

所述光路控制器包括光路控制装置以及形成于所述光路控制装置上的若干反射折射面；若干入射光束以预定角度和预定间距入射至所述若干反射折射面，并经过所述若干反射折射面折射及/或反射后从所述光路控制装置中出射，从所述光路控制装置中出射的若干出射光束分别会聚至预定位置并在会聚至预定位置时相互间具有预定间距。

6.如权利要求5所述高传输和转换效率的轨道角动量光束的产生系统，其特征在于，所述反射折射面包括对光线进行会聚和折射的折射型曲面及与所述折射型曲面相对设置对光线进行会聚的会聚面，每一入射光束依次透过所述折射型曲面及对应的会聚面而于预定位置处会聚成一光点。