[发明专利]一种无波前无探针的畸变涡旋光束自适应校正方法与系统

摘要

本发明公开了一种无波前无探针的畸变涡旋光束自适应预校正方法与系统，可用于校正补偿涡旋光束在传输过程中由于介质折射率不均引起的相位畸变。通过接收模块中的面阵探测器直接读取畸变涡旋光束的光强分布，结合基于GS迭代算法的相位恢复算法，可获得预校正相位屏。将该预校正相位屏作用于发射模块发射的涡旋光束中，实现涡旋光束的自适应预校正，进而补偿相位畸变。实验表明，本发明的自适应预校正系统可减少模式间串扰，并大大提升了模式纯净度。本发明系统结构稳定，可实现相位畸变的实时校正。另外，本发明没有采用探针方法和实验波前分析仪，降低了系统复杂性并节约了成本。

主权项

1.一种无波前无探针的畸变涡旋光束自适应预校正系统，具备：发射模块，用于发射涡旋光束，同时，其具备相位调制器件，可将预校正相位加载在涡旋光束上，实现对涡旋光束的畸变预校正调制；接收模块，用于探测畸变涡旋光束的光场分布，其中，采用面阵探测器探测畸变涡旋光束；数据传输模块，用于将接收模块采集的畸变涡旋光束的光斑快速传输至主机，并将主机计算得到的预校正相位屏传输至发射模块；主机，用于计算预校正相位屏，包括读取部，控制部，第一计算部，第二计算部，第三计算部，判断部，第四计算部，输出部，其特征在于：读取部，其读入数据传输模块传来的由接收模块采集的畸变涡旋光束的光场分布中的光强分布I；控制部，设定迭代次数N，计数器n初始化为n＝1；第一计算部，设定初始涡旋光束的振幅为A₀，设定初始螺旋相位其中该螺旋相位应与发射模块发射的涡旋光束的相位一致，并根据传输距离及标量衍射理论计算接收模块处复振幅分布E₁；第二计算部，将接收模块处的复振幅E₁中的振幅项替换为得到新的复振幅，在此基础上根据标量衍射理论计算发射模块处的复振幅E₀；第三计算部，将发射模块处的复振幅E0中的振幅项替换为A0，在此基础上根据标量衍射理论计算接收模块处的复振幅E1，同时将n+1赋值给n，并进入判断部；判断部，判断n与N的大小关系，若n<＝N，则进入第二计算部，否则，进入第四计算部；第四计算部，取最后一次迭代计算中，第二计算部发射模块处复振幅E₀中的相位项，并与第一计算部中设定的初始螺旋相位做减法，得到预校正相位屏；输出部，输出第四计算部获得的预校正相位屏，并将预校正相位屏输出至数据传输模块；其中，所述的畸变涡旋光束自适应预校正系统没有使用探针高斯光束和波前分析仪。