[實(shí)用新型]一種測(cè)量分?jǐn)?shù)階光學(xué)渦旋拓?fù)浜芍档难b置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420189116.X
• 申請(qǐng)日: 2014-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN203772426U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李新忠;臺(tái)玉萍;王輝;張利平;李海生;呂芳捷;李立本
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J9/00
• 分類號(hào): G01J9/00
• 代理公司: 洛陽(yáng)公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量分?jǐn)?shù)階光學(xué)渦旋拓?fù)浜芍档难b置，具體的說(shuō)是涉及一種利用相位測(cè)量分?jǐn)?shù)階渦旋拓?fù)浜芍档难b置。

背景技術(shù)

由于渦旋光束在玻色-愛因斯坦凝聚、量子信息編碼、粒子囚禁、光鑷及光扳手等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，成為近年來(lái)信息光學(xué)領(lǐng)域一個(gè)非常重要的研究熱點(diǎn)。2004年，M.V.?Berry首次系統(tǒng)、全面的闡述了分?jǐn)?shù)階光學(xué)渦旋的理論基礎(chǔ)（M.?V.?Berry,?J?Opt?a-Pure?Appl?Op?6?(2004)?259）。分?jǐn)?shù)階渦旋光束可攜帶更多信息量、且能提供更精細(xì)化的微粒操作，成為渦旋光學(xué)領(lǐng)域眾多研究者競(jìng)相研究的熱點(diǎn)課題。

生成分?jǐn)?shù)階光學(xué)渦旋的最簡(jiǎn)潔方法是利用計(jì)算全息圖顯示在空間光調(diào)制器上。由于分?jǐn)?shù)階渦旋光束的空間穩(wěn)定性很差，因此，在研究分?jǐn)?shù)階渦旋光束特性及應(yīng)用時(shí)，對(duì)生成的分?jǐn)?shù)階渦旋光束的拓?fù)浜芍?即光子軌道角動(dòng)量)進(jìn)行精確測(cè)量是首先需要解決的問(wèn)題。

從目前研究看，渦旋光束拓?fù)浜芍档臏y(cè)量主要分為干涉測(cè)量和衍射測(cè)量。但這兩種方法都是通過(guò)數(shù)干涉/衍射條紋數(shù)測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，僅能達(dá)到半整數(shù)階（0.5階）精度（A.?Mourka?et?al.,?Optics?Express?19?(2011)?5760）的拓?fù)浜芍禍y(cè)量。

因此，如何實(shí)現(xiàn)任意階（0.1階）精度的拓?fù)浜芍档臏y(cè)量是該技術(shù)領(lǐng)域面臨的一個(gè)亟待解決的技術(shù)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題：提供一種能實(shí)現(xiàn)任意階（0.1階）精度的分?jǐn)?shù)階光學(xué)渦旋拓?fù)浜芍禍y(cè)量的裝置。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：一種測(cè)量分?jǐn)?shù)階光學(xué)渦旋拓?fù)浜芍档难b置，包括一連續(xù)波激光器，在該連續(xù)波激光器的光束前進(jìn)方向依次設(shè)有準(zhǔn)直擴(kuò)束器、高斯-平頂光束轉(zhuǎn)換器、起偏器、分束鏡；經(jīng)分束鏡后，激光束被分為透射光和反射光，透射光與反射光成90°夾角，透射光作為參考光束照射在空間光調(diào)制器上；反射光束照射在反射鏡上，所述反射鏡安裝在壓電陶瓷微位移臺(tái)上；反射后的透射光束和反射光束再次經(jīng)過(guò)分束鏡合束后，經(jīng)會(huì)聚透鏡會(huì)聚后照射在光闌上，通過(guò)檢偏器后進(jìn)入CCD相機(jī)成像；

所述的空間光調(diào)制器與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)將計(jì)算全息圖輸入到空間光調(diào)制器上；

所述的壓電陶瓷微位移臺(tái)與微位移控制器相連，所述的微位移控制器分別與計(jì)算機(jī)和觸發(fā)器相連；

所述的CCD相機(jī)分別與計(jì)算機(jī)和觸發(fā)器相連。

與以往技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：本裝置能實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階渦旋光束任意階(0.1階)精度的拓?fù)浜芍档臏y(cè)量，將渦旋光束拓?fù)浜芍档臏y(cè)量從目前的半整數(shù)階（0.5階）精確到任意階；可廣泛應(yīng)用于玻色-愛因斯坦凝聚、量子通信、信息編碼與傳輸、粒子囚禁、光鑷、光扳手等領(lǐng)域的拓?fù)浜芍禍y(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖說(shuō)明：100-連續(xù)波激光器，110-準(zhǔn)直擴(kuò)束器，120-高斯-平頂光束轉(zhuǎn)換器，131-起偏器，140-分束鏡，150-空間光調(diào)制器，210-壓電陶瓷微位移臺(tái)，220-反射鏡，230-會(huì)聚透鏡，240-光闌，132-檢偏器，300-CCD相機(jī)，400-計(jì)算機(jī)，500-觸發(fā)器，600-微位移控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

按照?qǐng)D1的結(jié)構(gòu)布置測(cè)量光路圖；由附圖可見，一種測(cè)量分?jǐn)?shù)階光學(xué)渦旋拓?fù)浜芍档难b置，包括一連續(xù)波激光器100，在該連續(xù)波激光器100的光束前進(jìn)方向依次設(shè)有準(zhǔn)直擴(kuò)束器110、高斯-平頂光束轉(zhuǎn)換器120、起偏器131、分束鏡140；經(jīng)分束鏡140后，激光束被分為透射光和反射光，透射光與反射光成90°夾角，透射光作為參考光束照射在空間光調(diào)制器150上；反射光束照射在反射鏡220上，反射鏡220安裝在壓電陶瓷微位移臺(tái)210上；反射后的透射光束和反射光束再次經(jīng)過(guò)分束鏡140合束后，經(jīng)會(huì)聚透鏡230會(huì)聚后照射在光闌240上，通過(guò)檢偏器132后進(jìn)入CCD相機(jī)300成像；

所述的空間光調(diào)制器150與計(jì)算機(jī)400連接，計(jì)算機(jī)400將計(jì)算全息圖輸入到空間光調(diào)制器150上；

所述的壓電陶瓷微位移臺(tái)210與微位移控制器600相連，所述的微位移控制器600與計(jì)算機(jī)400和觸發(fā)器500相連；

所述的CCD相機(jī)300與計(jì)算機(jī)400和觸發(fā)器500相連。

一種測(cè)量分?jǐn)?shù)階光學(xué)渦旋拓?fù)浜芍档难b置的測(cè)量方法，其主要是：

包括利用計(jì)算機(jī)全息技術(shù)將生成計(jì)算全息圖寫入空間光調(diào)制器150的步驟；