[發明專利]一種中紅外波段超快渦旋激光檢測裝置及其方法

有效

• 申請號: 202110638072.9
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113340415B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 周偉;曹雪;柳陽雨;鮮安華;王昊天;沈德元;殷雪劍
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G01J1/04
• 分類號: G01J1/04;G01J1/42
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 華德明

本發明公開了一種中紅外波段超快渦旋激光檢測裝置及其方法，包括激光光源、第一半波片、偏振分束鏡、反射組件和輸出鏡；反射組件包括第一全反射鏡和第二全反射鏡；第一半波片和偏振分束鏡均轉動調節布置，并與第二全反射鏡依次布置在同一準直光路上，第一全反射鏡設置在偏振分束鏡的一側；激光光源先經過第一半波片和偏振分束鏡后進行反射和透射，再對應經過第一全反射鏡和第二全反射鏡，最后從輸出鏡反射和透射發生光外差干涉；輸出鏡處設有用于檢測干涉信號的CDD圖像傳感器。本中紅外波段超快渦旋激光檢測裝置及其方法，采用簡單干涉裝置，實現對標量和矢量光束偏振和位相的分別檢測，光路穩定性更強，避免傳統方法需搭建位相調制光路。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，具體涉及一種中紅外波段超快渦旋激光檢測裝置及其方法。

背景技術

隨著激光被廣泛地應用于激光加工、量子通信、激光雷達、光學存儲、激光顯示和激光武器等領域，中紅外波段激光已經成為國內外科學技術研究的熱點之一，并且激光在振幅、頻率、時間等屬性的標量特性得到了充分的發展。近年來，激光在偏振和相位等矢量特性逐漸受到重視。常見的偏振類型主要有線偏振、橢圓偏振、圓偏振。從偏振態的空間分布來看，這類偏振光束任意位置的偏振一致，又被為均勻偏振。而非均勻偏振類型主要指的是矢量偏振，其偏振態的空間分布不一致。

渦旋激光在與傳播方向垂直的橫截面處的相位分布可以用exp(ilθ)來表示，其中l為拓撲荷數，θ為方位角。與普通的高斯光束相比，除了相位和光強分布上的特點外，渦旋光束還具備特殊的軌道角動量。目前，該類型光束在光通信方面有著特別的應用。比如，渦旋光的軌道角動量已被作為信息載體，用于有效提高空間或者光纖中的信號通道，實現高容量的激光通信系統。

中國專利CN109029742B公開了一種渦旋激光的檢測裝置及方法，包括平凹透鏡和圖像傳感器，主要通過調節待測光束在平凹透鏡的入射角和入射位置，使得兩次部分反射的光束在空間上產生重疊，最后將圖像傳感器測量干涉圖案。平凹鏡和圖像傳感器位置放置范圍及自由度較大，無法精確調控待測光束在平凹透鏡平面部分及凹面部分反射的光束，以達到兩次部分反射的光束在空間上的重疊的一致性；中國專利CN209589265U公開了一種渦旋光束探測裝置，包括激光器，該激光器出射的光束入射至起偏器中得到偏振光，起偏器出射的偏振光經過準直擴束器和光闌后入射至探測器中。此裝置雖然有效提高器件的集成化程度，減小體積，實現在線式檢測，不會對光束造成損傷。但由于該實施例采用集成裝置，可對渦旋光束的軌道角動量進行檢測時，測量自由度單一，對于矢量光束的偏振檢測需要另外搭建位相調制的光路來實現；

利用渦旋激光的奇異相位分布，渦旋光束的探測方法一般可以采用干涉探測方法，比如基于叉形干涉圖、渦旋形干涉圖和旋轉渦旋光干涉圖等方法。目前，這些干涉測量方法一般無法實現對于光束偏振和位相的分別檢測，需要另外搭建位相調制的光路，存在標量(渦旋)光束和矢量(渦旋)檢測切換不便、光路穩定性差、無法實現位相偏振同時檢測等缺點。

發明內容

本發明提供一種中紅外波段超快渦旋激光檢測裝置及其方法，結構簡單，采用簡單干涉裝置，實現對標量和矢量光束偏振和位相的分別檢測，光路穩定性更強，避免傳統方法需搭建位相調制光路。

為實現上述目的，本一種中紅外波段超快渦旋激光檢測裝置，包括激光光源、第一半波片、偏振分束鏡、反射組件和輸出鏡；

所述反射組件包括第一全反射鏡和第二全反射鏡；

第一半波片和偏振分束鏡均轉動調節布置，并與第二全反射鏡依次布置在同一準直光路上，第一全反射鏡設置在偏振分束鏡的一側；

激光光源先經過第一半波片和偏振分束鏡后進行反射和透射，再對應經過第一全反射鏡和第二全反射鏡，最后從輸出鏡反射和透射發生光外差干涉；

所述輸出鏡處設有用于檢測干涉信號的CDD圖像傳感器。

進一步的，所述第一全反射鏡與偏振分束鏡之間設有波片組；所述波片組包括1或2個第二半波片；