[發明專利]一種用于測量渦旋光束的周期漸變光柵及測量方法

有效

• 申請號: 201410573218.6
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104330174A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 高春清;戴坤健;鐘雷;王慶
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

1.一種利用周期漸變光柵測量渦旋光束的方法，其特征在于，采用待測渦旋光束照射所述周期漸變光柵，從光柵透射的一級衍射光斑的節線條數即為渦旋光束的軌道角動量態的階數，節線的方向表征渦旋光束的軌道角動量態的正負：當所述光柵的周期漸變因子為正，一級衍射光斑中左側的光斑的節線方向與光柵對稱軸方向一致時，待測的渦旋光束的軌道角動量態的階數為正；

其中，所述光柵的周期沿一個方向線性漸變。

2.如權利要求1所述的一種利用周期漸變光柵測量渦旋光束的方法，其特征在于，所述光柵為矩形，定義光柵的幾何中心為原點，x軸和y軸分別與光柵的兩條相鄰的邊平行；所述光柵的狹縫相對于y軸呈散射狀對稱分布；在所述光柵上，當y值為定值時，光柵在x方向的周期不變；當y值連續變化時，在y軸一側的光柵在x方向的周期漸變。

3.一種基于權利要求2的用于測量渦旋光束的周期漸變光柵，其特征在于，所述光柵的透過率函數為：

其中，T₀表示光柵上位于x坐標軸上的光柵周期，n為光柵的周期漸變因子。

4.如權利要求3所述的一種用于測量渦旋光束的周期漸變光柵，其特征在于，所述光柵的周期漸變因子的取值范圍為：n＝0.05T₀～0.1T₀。

5.一種基于權利要求3或4所述的光柵的渦旋光束測量裝置，其特征在于，還包括激光器、偏振分光棱鏡、第一擴束鏡、液晶空間光調制器、小孔光闌、第二擴束鏡、聚焦透鏡和CCD相機，其中：

所述偏振分光棱鏡置于激光器發出的激光光路中，用于產生水平線偏振激光；

所述第一擴束鏡置于偏振分光棱鏡后方的激光光路中，用于對激光光束進行準直和擴束；

所述液晶空間光調制器置于第一擴束鏡后方的激光光路中，用于將擴束后的光束轉換成攜帶有軌道角動量態的渦旋光束；

所述小孔光闌置于液晶空間光調制器后方的激光光路中，用于濾除雜散光的影響；

所述第二擴束鏡置于小孔光闌后方的激光光路中，用于對渦旋光束進行準直和擴束；

所述周期漸變光柵置于第二擴束鏡后方的激光光路中，用于測量渦旋光束的軌道角動量態；

所述聚焦透鏡置于周期漸變光柵后方的激光光路中，用于在其焦平面處產生衍射圖樣；

所述CCD相機置于聚焦透鏡后方的激光光路并置于聚焦透鏡的焦平面處，用于顯示變換后的衍射光場。