[实用新型]产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的系统。

背景技术

涡旋光束是具有螺线形相位分布的光束，其表达式中带有相位因子exp[ilθ]，光束中的每个光子携带l的轨道角动量，其中l称为拓扑荷数。由于涡旋光束具有轨道角动量l，所携带的轨道角动量可以传递给微粒，以驱动微粒旋转，还可实现对微米、亚微米微粒的俘获、平移，人们形象地把这种工具称为“光学扳手”。另外涡旋光束在信息编码上也有较大的应用前景，利用涡旋光束的轨道角动量可对信息进行编码与传输。这种新型的编码方式具有很多独特的优点：(1)由于拓扑荷数l的取值可以为整数，零，甚至分数，所以具有更高的编码能力。(2)具有更高的保密性。因而对涡旋光束拓扑荷数的测量具有很重要的意义。基于上述特性，涡旋光束在实现驱动粒子旋转、信息编码、生物医学、光信息传输上有较大的应用前景。

本设计人积极加以研究创新，以期创设一种产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的系统，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种既可以得到在传输方向上拓扑荷数随着传输距离连续变化的涡旋光束，还可以得到拓扑荷数随着波长变化的涡旋光束的产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的系统。

为达到上述实用新型目的，本实用新型产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的方法，包括：光束传输路径上依次设置的对光束进行扩束，以使扩束处理后的 光束的光斑大小能够覆盖螺旋狭缝的扩束镜以及螺旋狭缝结构；

其中，螺旋狭缝结构，所述螺旋狭缝结构为其上设有一透光、缺口的螺旋狭缝且螺旋狭缝以外其余部分不透光的光学件，所述透光、缺口的螺旋狭缝的半径满足以下公式

公式中，r₀是透光、缺口的螺旋狭缝上半径最小处的半径，α是一个螺旋透光狭缝上其他的点与半径最小处的点之间的夹角，N是定值；

经过扩束后的光束经过该螺旋狭缝结构，在所述螺旋狭缝结构后生成在传输方向上拓扑荷数随着传输距离连续变化，且在传输方向上拓扑荷数随着波长变化的涡旋光束。

进一步地，还包括设置在螺旋狭缝结构后的观察平面的数字传感器，所述数字传感器记录距离螺旋狭缝结构不同距离处的光斑形状。

进一步地，所述数字传感器设置在距离螺旋狭缝结构传输距离z＝1m，z＝1.14m，z＝1.34m，z＝1.56m，z＝1.89m处记录拓扑荷分别为m＝2，m＝1.17，m＝1.5，m＝1.3，m＝1的涡旋光束。

进一步地，透射式空间光调制器加载透光、缺口的螺旋狭缝和不透光部分形成所述螺旋狭缝结构。

借由上述方案，本实用新型产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的系统至少具有以下优点：

本实用新型设置一个螺旋狭缝结构，扩束后的光束经过该螺旋狭缝结构，当一束平面波入射到屏幕上时，入射波上两个相近点沿着狭缝上角度的增量分别是Δα,(r_α,α)，(r_α+Δα,α+Δα)，经过不同的距离后到达观察平面上的点(0,0,z)的相位差是Δθ＝2πΔρ/λ，其中Δρ＝ρ_α+Δα-ρ_α,如果Δρ＝lλΔα/2π则整个狭缝上的相位转移是恒定的。就可以在观察平面得到一个拓扑荷为l的涡旋光束，产生的涡旋光束在传播距离上中心的拓扑荷数和距离成反比。因此，本实用新型不仅可以得到在传输方向上拓扑荷数随着传输距离连续变化的涡旋光束，还可以得到拓 扑荷数随着波长变化的涡旋光束。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的系统示意图；其中：1、激光器；2、扩束镜；3、透射式空间光调制器；4、波前探测器；

图2是本实用新型产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的系统的狭缝结构图；

图3是本实用新型产生局部分数阶贝塞尔涡旋光束的系统的原理图以及实际加载到透射式空间光调制器上的螺旋狭缝以及各个参数；黑色平面即为加的螺旋狭缝，灰色平面即为观察平面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。