[实用新型]轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔

说明书

本实用新型公开了一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，该谐振腔结构简单，所需光学元件少，巧妙利用镀膜玻璃片或者波片作为腔镜，通过液晶分子实现腔内光子轨道角动量与偏振的调制与耦合。腔内光子不经过空气，整个简并光学谐振腔是一个整体，不会因为抖动导致相位随机变化，系统更加稳定。此外，通过外接电压源可以调节液晶分子两端的电压，进而调节腔内光子轨道角动量与偏振的调制耦合参数。

技术领域

本实用新型涉及光子信息处理以及光场调控技术领域，尤其涉及一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔。

背景技术

光学谐振腔是能使高频电磁波在其内部持续震荡的空腔，能够提供光能正反馈以及调控腔内光场的特征，在滤波器、光延时器和光调制器等领域发挥着巨大的作用，同时也是激光器的重要组成部分。近年来，量子信息技术的发展使得光学谐振腔有了更为广阔的应用空间。量子信息技术是一门结合量子物理与信息科学的交叉学科，核心是利用粒子的量子特性进行信息编码和处理，例如离子、原子、电子以及光子。其中光子具有多种易于调控的自由度，而光学谐振腔又是束缚光子的一种有效手段，结合光学谐振腔进行光量子信息处理一直是近年来的研究热点。

常用的光子自由度包括轨道角动量自由度以及偏振自由度等等，同时能够容纳所有轨道角动量模式的光学谐振腔称之为简并光学谐振腔。根据激光原理，满足传输矩阵为单位矩阵的光学谐振腔即为简并光学谐振腔，可以参见中国专利公开说明书(申请号：CN201711268258.X，公开号：CN108023264A)。

简并光学谐振腔可以为具有不同轨道角动量的光子提供存在环境，但根据信息处理需要，光子往往需要在腔内完成轨道角动量的变换，这就需要在腔内放置光场模式调制器件，例如涡旋相位片等等。此外，在实现腔内轨道角动量调控的同时，能够对腔内光子偏振进行调控，甚至实现腔内光子轨道角动量与偏振自由度的耦合将会大大增加信息编码空间，进而能够计算或模拟更多的量子物理现象。因此，实现简并光学谐振腔对光子轨道角动量以及偏振的调制与耦合将大大促进光量子信息技术的发展。虽然简并光学谐振腔日渐成熟，但是目前尚没有实现腔内轨道角动量和偏振耦合的详细方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，在保证其简并条件下，利用特殊排列的液晶分子在腔内实现光子轨道角动量自由度与偏振自由度的调制及耦合。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，包括：多片镀ITO膜的玻璃片或者多片镀ITO膜的玻璃片与多片镀ITO膜的八分之一波片、液晶分子、导线以及电压源；其中：

镀ITO膜的玻璃片之间、或者镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面；在两片玻璃片的单侧表面、或者玻璃片与八分之一波片的单侧表面镀99％反射膜，形成镜腔；

与液晶分子相邻的两片镀ITO膜的玻璃片表面，或与液晶分子相邻的镀ITO膜的玻璃片与镀ITO膜的八分之一波片表面有导线接出，且导线与各自ITO膜导通，与同一液晶分子相邻的ITO膜对应的一对导线接在同一电压源上。

一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，包括：两片镀ITO膜的玻璃片、液晶分子、导线以及电压源；其中：

两片镀ITO膜的玻璃片之间填充有液晶分子，液晶分子的光轴平行于玻璃片表面；

两片镀ITO膜的玻璃片相邻的表面均镀有99％反射膜，相邻的表面通过导线接出且与各自的ITO膜导通，接出的导线连接电压源。

一种轨道角动量及偏振耦合简并光学谐振腔，包括：两片镀ITO膜的玻璃片、两片镀ITO膜的八分之一波片、液晶分子、导线以及电压源；其中：