[发明专利]任意复用轨道角动量态的非破坏分离方法及其分离子系统

摘要

本发明公开了任意复用轨道角动量态的非破坏分离方法及其分离子系统，该方法借助光的偏振性质,通过级联多个复用轨道角动量态分离子系统实现任意复用轨道角动量态的非破坏分离。对于每个子系统，输入复用态中的每个轨道角动量态在经过一系列偏振操作后，都会根据各自的相位特征，投影到水平极化或垂直极化两个极化方向上。通过级联n层复用轨道角动量态分离子系统，即可实现2ⁿ个轨道角动量态复用光束的非破坏分离。这种分离方法，一方面有着良好的分离效果，不会对轨道角动量态的空间结构产生破坏；另一方面，分离过程所需的光学器件并不复杂、易于制造，且对现有的光通信技术有着较好的兼容性和适用性。

主权项

1.一种非破坏分离任意复用轨道角动量态的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：产生一束复用轨道角动量态光束，其中的n个正l值轨道角动量态由水平极化光产生，m个负l值轨道角动量态由垂直极化光产生；步骤2：入射的复用轨道角动量态光束经过一个极化分束器被分成两路，其中水平极化光进入正l值复用轨道角动量态分离系统，垂直极化光进入负l值复用轨道角动量态分离系统，复用的轨道角动量态光束首先入射第1级的复用轨道角动量态分离子系统，包括：步骤2‑1：首先通过一个二分之一波片，由于输入光束已经是水平极化光因此不需要调节该二分之一波片，由于因此对上述表达式展开能得到：其中R表示右圆极化，L表示左圆极化；步骤2‑2：接着通过一个旋转45°的四分之一波片，分别将光束的右圆极化和左圆极化分量转换成水平和垂直极化分量：步骤2‑3：随后通过一个极化分束器，将光束分离成水平极化和垂直极化两个部分，即：步骤3：两路光束分别进入正l值复用轨道角动量态分离系统和负l值复用轨道角动量态分离系统，两个级联系统的第1级子系统均由1个复用轨道角动量态分离子系统组成，其中核心器件道威棱镜的放置角度为45°，通过第1级子系统后，复用的轨道角动量态会根据l值的奇偶，即以l值的差值为1，分离成两路；步骤i：经第i‑1级子系统分离的光束有2i‑1路，因而第i级子系统由2i‑1个复用轨道角动量态分离子系统组成，其中核心器件道威棱镜的放置角度均为45°/2i‑1，通过第i级子系统后，复用轨道角动量态会以l值的差值为2i‑1实现分离，共分离成2i路；重复上述步骤i，直至所有的轨道角动量态都被分离。