[發明專利]一種基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置

有效

• 申請號: 202111255979.3
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN114184285B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 張艷;張云哲;郝敏如;馬進如
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王海棟

1.一種基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，包括第一偏振光產生單元、第一分束鏡、渦旋光產生單元、第二偏振光產生單元、銣泡以及圖像采集模塊，其中，

所述第一偏振光產生單元用于產生第一偏振光；

所述第一分束鏡用于對所述第一偏振光進行分束，產生經反射的第一路偏振光和經透射的第二路偏振光，所述第一路偏振光入射至所述銣泡，所述第二路偏振光入射至所述渦旋光產生單元；

所述渦旋光產生單元用于對所述第二路偏振光加載軌道角動量相位信息產生攜帶軌道角動量信息的渦旋光，并入射至所述銣泡；

所述第二偏振光產生單元用于產生第三路偏振光，所述第三路偏振光與所述第一路偏振光同軸入射至所述銣泡中，所述第三路偏振光與所述第一路偏振光能夠形成能級共振以產生電磁誘導感應透明窗口；

所述銣泡上設置有垂直于光軸方向的磁場，能夠通過控制磁場強度調節所形成的光斑圖像的旋轉角度；

所述圖像采集模塊用于采集經所述銣泡產生的具有不同旋轉角度的光斑圖像。

2.根據權利要求1所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，所述第一偏振光產生單元包括沿光路依次設置的第一半導體激光器、第一光學隔離器、第一1/2玻片、第一1/4玻片和第一反射鏡，其中，

所述第一半導體激光器用于發射波長為795nm的激光；

所述第一1/2玻片和所述第一1/4玻片用于對所述波長為795nm的激光進行偏振，得到第一偏振光；

所述第一反射鏡用于將所述第一偏振光垂直入射到第一分束鏡中。

3.根據權利要求1所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，所述渦旋光產生單元包括沿光路依次設置的第二反射鏡、第三反射鏡、空間光調制器和第四反射鏡，其中，

所述第一分束鏡、所述第二反射鏡、所述第三反射鏡和所述第四反射鏡圍成一個矩形，且所述第二反射鏡、所述第三反射鏡和所述第四反射鏡的反射面均與其入射方向呈45°；

所述空間光調制器設置在所述第三反射鏡與所述第四反射鏡之間，用于對所述第二路偏振光加載軌道角動量相位信息，產生攜帶軌道角動量信息的渦旋光，并且所述渦旋光經所述第四反射鏡反射后與所述第一路偏振光同軸入射至所述銣泡中。

4.根據權利要求3所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，所述第二偏振光產生單元包括沿光路依次設置的第二半導體激光器、第二光學隔離器、第二分束鏡、第五反射鏡和第三分束鏡，其中，

所述第二半導體激光器用于產生波長為762nm的激光；

所述第二分束鏡用于對所述波長為762nm的激光進行分光和偏振；

所述第五反射鏡用于將經所述第二分束鏡分光和偏振后透射的光入射到所述第三分束鏡中；

所述第三分束鏡設置在所述第一分束鏡與所述銣泡之間，用于將來自所述第五反射鏡的光分光后形成第三路偏振光并入射至所述銣泡。

5.根據權利要求4所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，所述第一分束鏡和所述第二分束鏡均為偏振分光棱鏡，所述第三分束鏡為分光棱鏡。

6.根據權利要求1所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，還包括加熱模塊，以對所述銣泡進行加熱。

7.根據權利要求6所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，所述加熱模塊為纏繞在所述銣泡外周的加熱帶。

8.根據權利要求1所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，所述銣泡的外周纏繞有導電線圈，以在所述銣泡內產生垂直于激光入射方向的磁場。

9.根據權利要求1所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，所述銣泡為圓柱體玻璃容器，且所述第一路偏振光、攜帶軌道角動量信息的渦旋光以及所述第三路偏振光均沿所述圓柱體玻璃容器的軸向方向入射至所述銣泡中。

10.根據權利要求4所述的基于非線性介質中的渦旋光拓撲荷數檢測裝置，其特征在于，在所述第四反射鏡與所述第一分束鏡之間還設置有第二1/2玻片，在所述第三分束鏡與所述銣泡之間還設置有第二1/4玻片。