[實(shí)用新型]基于光強(qiáng)分析的完美渦旋光束拓?fù)浜芍档臏y(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620044106.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN205300777U
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟瑩;馬海祥;李新忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J11/00
• 分類號(hào): G01J11/00
• 代理公司: 洛陽公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 王學(xué)鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微粒光操縱和光學(xué)測(cè)試領(lǐng)域，具體的說是一種基于光強(qiáng) 分析的完美渦旋光束拓?fù)浜芍档臏y(cè)量裝置。

背景技術(shù)

完美渦旋光束在磁環(huán)光纖激發(fā)軌道角動(dòng)量模式、光學(xué)誘捕、操縱微小粒 子、光鑷及光扳手等方面有著廣泛的應(yīng)用。2013年，AndreyS.Ostrovsky等人提 出了完美渦旋的概念，該渦旋光束亮環(huán)半徑不依賴于拓?fù)浜芍礫Opt.Lett.38, 534,2013]，但該方法伴隨完美渦旋光束均會(huì)產(chǎn)生額外的雜散光環(huán)。2015年， PravinVaity等通過對(duì)貝塞爾-高斯光束做傅里葉變換，從而獲得無額外光環(huán)的 整數(shù)階完美渦旋[Opt.Lett.,40,597,2015]。渦旋光束的拓?fù)浜蓴y帶光信息量、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。

渦旋光束的測(cè)量方法主要有干涉測(cè)量和衍射測(cè)量。其中，P.Vaity利用傾 斜雙凸鏡邁克爾遜干涉光路測(cè)量了整數(shù)階渦旋[Opt.Lett.37,1301,2012]，通過數(shù) 干涉亮條紋數(shù)量可測(cè)量拓?fù)浜芍禐?4以內(nèi)的渦旋光束；而典型的衍射測(cè)量方 法有三角孔衍射法，該方法可測(cè)量7以內(nèi)的拓?fù)浜芍礫Opt.Lett.36,787,2011]。

以上研究都是對(duì)渦旋光束拓?fù)浜傻臏y(cè)量。而完美渦旋光束亮環(huán)半徑不依 賴于拓?fù)浜芍?，因此如何使用?jiǎn)便有效的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量完美渦旋光束任意整數(shù) 階拓?fù)浜芍档氖窃擃I(lǐng)域面臨的一個(gè)亟待解決的難題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型解決了上述技術(shù)問題的不足，提供一種測(cè)量完美渦旋光束拓 撲荷值的裝置，該裝置通過利用傅里葉變換的平移性進(jìn)而省去外部干涉光學(xué)元 件(道威棱鏡及相應(yīng)輔助元件)，可以簡(jiǎn)便的測(cè)量完美渦旋光束任意整數(shù)階拓?fù)? 荷值。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：基于光強(qiáng)分析的完 美渦旋光束拓?fù)浜芍档臏y(cè)量裝置，包括一連續(xù)波激光器；所述連續(xù)波激光器發(fā) 出光束的前進(jìn)方向設(shè)有針孔濾波器，經(jīng)針孔濾波器后的光束前進(jìn)方向依次設(shè)有 凸透鏡Ⅰ、小孔光闌Ⅰ，起偏器和反射式空間光調(diào)制器，經(jīng)反射式空間光調(diào)制 器反射后產(chǎn)生的光束，其前進(jìn)方向上依次設(shè)有檢偏器、小孔光闌Ⅱ、凸透鏡Ⅱ 和CCD相機(jī)，通過相位補(bǔ)償使空間光調(diào)制器中黑柵產(chǎn)生的衍射正負(fù)一級(jí)在CCD 相機(jī)中干涉成像，其干涉條紋圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

所述的反射式空間光調(diào)制器、CCD相機(jī)分別與計(jì)算機(jī)連接。

所述的針孔濾波器與凸透鏡Ⅰ間的距離為凸透鏡Ⅰ的焦距；所述的反射 式空間光調(diào)制器置于凸透鏡Ⅱ的前焦平面上；所述的CCD相機(jī)置于凸透鏡Ⅱ的 后焦平面上。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型不需要對(duì)光進(jìn)行分束，且省去 外部干涉光學(xué)元件(道威棱鏡及相應(yīng)輔助元件)，簡(jiǎn)化了光路；實(shí)現(xiàn)整數(shù)階渦旋 光束拓?fù)浜芍档臏y(cè)量；本實(shí)用新型裝置具有原理簡(jiǎn)潔、成本低廉、參數(shù)可實(shí)時(shí) 在線調(diào)節(jié)且易于操作等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型完美渦旋光束產(chǎn)生裝置的裝置原理圖。

圖中標(biāo)記：001、激光器，002、針孔濾波器，003、凸透鏡Ⅰ，004、小 孔光闌Ⅰ，005、起偏器，006、反射式空間光調(diào)制器，007、檢偏器，008、 小孔光闌Ⅱ，009、凸透鏡Ⅱ，010、CCD相機(jī)，011、計(jì)算機(jī)。

圖2為計(jì)算機(jī)記錄的拓?fù)浜芍捣謩e為3、4、9、10的完美渦旋光束正負(fù)1 級(jí)干涉強(qiáng)度圖，其中，中間亮點(diǎn)為衍射零級(jí)亮斑。

具體實(shí)施方式

如圖所示，基于光強(qiáng)分析的完美渦旋光束拓?fù)浜芍档臏y(cè)量裝置，包括一 連續(xù)波激光器001；所述連續(xù)波激光器001發(fā)出光束的前進(jìn)方向設(shè)有針孔濾波器 002，經(jīng)針孔濾波器002后的光束前進(jìn)方向依次設(shè)有凸透鏡Ⅰ003、小孔光闌Ⅰ 004，起偏器005和反射式空間光調(diào)制器006，經(jīng)反射式空間光調(diào)制器006反射 后產(chǎn)生的光束，其前進(jìn)方向上依次設(shè)有檢偏器007、小孔光闌Ⅱ008、凸透鏡Ⅱ 009和CCD相機(jī)010，通過相位補(bǔ)償使空間光調(diào)制器006中黑柵產(chǎn)生的衍射正 負(fù)一級(jí)在CCD相機(jī)010中干涉成像，其干涉條紋圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)011進(jìn)行處 理。