[发明专利]热光非定域角双缝干涉方法及系统

权利要求书

1.一种热光非定域角双缝干涉系统，其特征在于，包括光路上依次设置的热光源、非偏振分束器、空间光调制器、单光子探测器和计算机；

所述热光源用于发出非相干热光束；

所述非相干热光束通过所述非偏振分束器按照光强均分为第一光束和第二光束；

所述第一光束的光路为第一光路，

所述第二光束的光路为第二光路；

所述第一光路与所述第二光路上的元器件对称设置；

所述空间光调制器用于改变光子的轨道角动量；所述单光子探测器用于收集光信号；

所述空间光调制器包括所述第一光路和所述第二光路上对称设置的第一空间光调制器和第二空间光调制器；

所述单光子探测器包括所述第一光路和所述第二光路上对称设置的第一单光子探测器和第二单光子探测器；

所述第一单光子探测器和所述第二单光子探测器与计算机连接，计算机同步采集所述第一光束和第二光束的光信号，并对第一光束和第二光束的光子进行关联测量；

所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器与计算机连接，计算机用于通过空间光调制器向第一光束和/或第二光束加载代表不同角动量的叉型图或者待测物体；所述待测物体为角向的振幅型透射物体。

2.根据权利要求1所述的热光非定域角双缝干涉系统，其特征在于，所述热光源包括激光发生器和数字微镜面，自激光发生器发出的激光束照射所述数字微镜面产生空间相位随机分布的非相干热光束。

3.根据权利要求2所述的热光非定域角双缝干涉系统，其特征在于，所述数字微镜面与所述非偏振分束器之间的光路上设置有只让一级光谱通过的第一光阑。

4.根据权利要求3所述的热光非定域角双缝干涉系统，其特征在于，所述数字微镜面与所述第一光阑之间设置有第一双凸透镜，所述第一光阑设置在第一双凸透镜的焦距上。

5.根据权利要求3所述的热光非定域角双缝干涉系统，其特征在于，在所述非偏振分束器与所述第一光阑之间设置有第二双凸透镜。

6.根据权利要求1所述的热光非定域角双缝干涉系统，其特征在于，所述第一单光子探测器包括通过单模光钎连接的第一镜头，所述第一镜头设置在所述第一光路末端，用于接收第一光束的信号；

所述第二单光子探测器包括通过单模光钎连接的第二镜头，所述第二镜头设置在所述第二光路末端，用于接收第二光束的信号。

7.根据权利要求6所述的热光非定域角双缝干涉系统，其特征在于，在所述第一光路上，所述第一镜头和所述第一空间光调制器之间设置有第三双凸透镜、以及只让一级光谱通过的第二光阑；

在所述第二光路上，所述第二镜头和所述第二空间光调制器之间设置有第四双凸透镜、以及只让一级光谱通过的第三光阑。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的热光非定域角双缝干涉系统的热光非定域角双缝干涉方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.非相干热光束均分为第一光束和第二光束；

S2.所述第一光束和所述第二光束分别通过第一光路和第二光路，其中，第一光路和第二光路对称设置；

S3.所述第一光束和所述第二光束上加载不同的轨道角动量值；

S4.通过控制信号采集的时间窗口，同步采集所述第一光束和第二光束的光信号，对第一光束和第二光束进行轨道角动量的关联测量，利用热光源的二阶关联特性，获得角双缝干涉图谱。

9.根据权利要求8所述的热光非定域角双缝干涉方法，其特征在于，所述第一光束和第二光束进行轨道角动量的关联测量时，需满足如下公式：

G ( 2 ) ( l 1 , l 2 ) = < I 1 I 2 > = < ψ l 1 * ψ l 2 * ψ l 2 ψ l 1 > = < ψ l 1 * ψ l 1 > < ψ l 2 * ψ l 2 > + | < ψ l 1 * ψ l 2 > | 2 = < I 1 > < I 2 > + ΔG ( 2 ) ( l 1 , l 2 ) ]]>

其中，G(2)为代表轨道角动量的二阶关联函数；

l1为第一光路中的轨道角动量值；

l2为第二光路中的轨道角动量值；

I1为第一光路中单光子探测器测量的光强值；

I2为第二光路中单光子探测器测量的光强值；

为第一光路末端单光子探测器探测面的光场分布函数；

为第二光路末端单光子探测器探测面的光场分布函数；

ΔG为热光轨道角动量的涨落关联函数。