[發(fā)明專利]OV光束的OAM檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611039140.5
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106788703B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁小聰;喬文;雷霆;高社成;楊傳武
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079;H04B10/2581;H04B10/80;G01J1/42
• 代理公司: 深圳市恒申知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 王利彬

1.一種光學(xué)旋渦OV光束的軌道角動量OAM檢測裝置，其特征在于，包括：數(shù)字微鏡器件DMD、透鏡、多模光纖耦合器、多模光纖陣列以及光功率計；其中，

所述透鏡設(shè)置在所述DMD產(chǎn)生的衍射光斑處；

所述多模光纖耦合器設(shè)置在所述透鏡的焦平面處，并接有所述多模光纖陣列；

所述多模光纖陣列的一端接入所述多模光纖耦合器，另一端連接所述光功率計；

所述DMD與待檢測的同軸多路OV光束成指定角度，所述同軸多路OV光束攜帶多路OAM信號；待檢測的同軸多路OV光束為49路同軸OV光束時，所述多模光纖陣列為7×7多模光纖陣列，所述多模光纖耦合器為7×7陣列的多模光纖耦合器；

所述7×7多模光纖陣列中空間坐標的計算方法包括：

步驟1：當DMD處于Flat狀態(tài)時，DMD上加載有Dammann光柵，光柵周期d₁＝0.157mm，入射光波長為1550nm，入射角i＝8°，θ₀＝i＝0.1396，根據(jù)光柵方程d₁(sini-sinθ₁)＝mλ得到m＝1級次上的衍射角θ₁＝0.1297，所述m為衍射級次；

步驟2：當DMD處于ON狀態(tài)時，DMD上的微透鏡陣列翻轉(zhuǎn)12°，DMD開始工作，保持入射光角度不變，此時，入射光角度為i'＝20°，光柵周期為DMD鏡片的周期d₂＝13.68μm，根據(jù)光柵方程d₂(sini'-sinθ₁')＝mλ得到m＝1級次上的衍射角θ₁'＝0.2307；

步驟3：當DMD的鏡片轉(zhuǎn)動后，此時的m＝1級被閃耀到更高級的級次上，而對于同一條m＝1級的衍射譜線夾角有：α＝Δθ-Δi＝(θ'-θ)-(i'-i)，根據(jù)該公式，計算m＝1級DMD在兩種狀態(tài)下的譜線夾角α₁＝(θ₁'-θ₁)-(i'-i)＝-0.1085；

步驟4：計算Flat狀態(tài)下，m＝1級的衍射光譜空間坐標，當m＝1級的衍射光譜經(jīng)過f＝40mm的透鏡聚焦后有：L＝ftan(θ₀-θ₁)＝0.396mm；

步驟5：計算Flat狀態(tài)下，經(jīng)過f＝40mm的透鏡聚焦后，7×7陣列的空間坐標，由所述步驟4中得到7×7陣列中點0到點7的距離為L＝0.396mm，為m＝1級的位置；根據(jù)所述步驟1至4，得到m＝2級的位置和m＝3級的位置，計算得到7×7陣列中點0到點8距離為0.7961mm，點0到點9距離為1.1964mm；在DMD為Flat狀態(tài)下，7×7陣列為正方形排布，根據(jù)點0到點7的距離、點0到點8距離以及點0到點9距離，可得到該陣列中每一點的空間坐標，此空間坐標為Flat狀態(tài)下7×7多模光纖陣列的空間坐標；

步驟6：計算ON狀態(tài)下，經(jīng)過f＝40mm的透鏡聚焦后，7×7多模光纖陣列的空間坐標：此時的陣列為菱形排布，y方向位置坐標保持不變，而在x方向上由于衍射級次的變化，會有一個橫向的拉伸，由所述步驟2可知點7與y軸之間夾角變?yōu)棣?4+α₁，在所述步驟5的基礎(chǔ)上可以得到此時點7的位置坐標，而點7為點1和點4之間的中間點，點1位置不變，可求得點4的位置坐標；再結(jié)合所述步驟5的結(jié)構(gòu)可得到此時7×7陣列中每一點的坐標，為多模光纖耦合器的空間坐標；再結(jié)合不同透鏡的焦距f，可得到多種不同焦距f聚焦下7×7多模光纖陣列的空間坐標。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OAM檢測裝置，其特征在于，所述DMD與待檢測的OV光束成24°角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OAM檢測裝置，其特征在于，所述透鏡設(shè)置在距離所述DMD面板2cm至3cm處，且保持所述DMD產(chǎn)生的衍射光斑位于所述透鏡的中心位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OAM檢測裝置，其特征在于，所述DMD包括存儲器，所述存儲器中存儲有程序數(shù)據(jù)，所述程序數(shù)據(jù)使得入射到DMD面板的多路同軸OV光束以衍射的形式輸出到預(yù)先設(shè)定的區(qū)域，并將對應(yīng)的OAM信號還原成高斯點，用于OAM信號的檢測。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OAM檢測裝置，其特征在于，所述多模光纖陣列的空間坐標因所述DMD的穩(wěn)態(tài)不同而不同。