[发明专利]基于拉比振荡的光学角动量动态切换装置及方法

权利要求书

1.基于拉比振荡的光学角动量动态切换装置，其特征在于，包括：

干涉组件，包括第一分束棱镜、反射镜和第二分束棱镜，第一分束棱镜用于将准直高斯光束分成第一路光束和第二路光束，反射镜用于改变第一路光束的方向，第二分束棱镜用于将第一路光束和第二路光束合束干涉；

矢量涡旋光场生成组件，包括用于输出准直高斯光束的激光器、用于对第二路光束产生矢量涡旋光场的可变涡旋玻片、用于诱导锐边衍射效应的锐边衍射元件；其中，锐边衍射元件上镀有厚度为百纳米量级的金属薄膜，将可变涡旋玻片所产生的矢量涡旋光场转变为无衍射微纳尺度的矢量涡旋-贝塞尔光场；

自旋-轨道耦合组件，包括双折射晶体和施加在双折射晶体上下两端的外加电场，矢量涡旋-贝塞尔光场在双折射晶体内部发生自旋-轨道相互作用，通过调整外加电场改变晶体的折射率差，诱导拉比振荡效应的产生，从而诱发绝对值相等、符号相反的自旋角动量和轨道角动量的振荡，使光学角动量发生周期性振荡。

2.根据权利要求1所述的光学角动量动态切换装置，其特征在于，自旋-轨道耦合组件中，外加电场的调整方式包括：将外加电场调整为正电场或负电场，或者将外加电场调整为零；

外加电场为零时，在某一传播距离处，自旋角动量和轨道角动量都为零，干涉图案为规整的干涉条纹，光学角动量开关为关闭状态；

外加电场为正电场时，双折射晶体的折射率差变大，拉比振荡周期变小，在相同的传播距离处，轨道角动量大于零而自旋角动量小于零，干涉条纹的位错方向向上，光学角动量开关为正开状态；

外加电场为负电场时，双折射晶体的折射率差变小，拉比振荡周期变大，在相同的传播距离处，轨道角动量小于零而自旋角动量大于零，干涉条纹的位错方向向下，光学角动量开关为负开状态。

3.根据权利要求1所述的光学角动量动态切换装置，其特征在于，反射镜包括相连接的第一反射镜和第二反射镜。

4.根据权利要求1所述的光学角动量动态切换装置，其特征在于，矢量涡旋光场生成组件中，锐边衍射元件为锐边圆盘或锐边圆环。

5.根据权利要求1所述的光学角动量动态切换装置，其特征在于，所述光学角动量动态切换装置还包括CCD摄像机，用于采集记录不同条件下的光斑和干涉条纹，以判断光学角动量的切换状态。

6.根据权利要求1所述的光学角动量动态切换装置，其特征在于，矢量涡旋光场生成组件还包括与可变涡旋玻片连接的示波器。

7.基于拉比振荡的光学角动量动态切换方法，其特征在于，基于权利要求1所述的光学角动量动态切换装置，其中可变涡旋玻片还与示波器连接，所述切换方法包括以下步骤：

将激光器出射的高斯光束经过第一分束棱镜分束，分成第一路光束和第二路光束；

将第二路光束垂直射向可变涡旋玻片，调节示波器，使可变涡旋玻片出射的矢量光斑形状完好，光强度均匀；

将可变涡旋玻片产生的矢量涡旋光束垂直打到锐边衍射元件，诱发锐边衍射效应，产生无衍射的矢量涡旋-贝塞尔光场；

调整双折射晶体，使双折射晶体光轴与矢量涡旋-贝塞尔光场出射方向平行，调整外加电场，使矢量涡旋-贝塞尔光场垂直入射各向异性的双折射晶体，并在晶体内部发生自旋-轨道耦合，诱导拉比振荡效应的产生，使第二路光束的光学角动量发生周期性振荡；

搭建干涉光路，使第一路光束经过反射镜后，与第二路光束在第二分束棱镜内合束干涉。