[发明专利]一种中红外波段超快涡旋激光检测装置及其方法

说明书

本发明公开了一种中红外波段超快涡旋激光检测装置及其方法，包括激光光源、第一半波片、偏振分束镜、反射组件和输出镜；反射组件包括第一全反射镜和第二全反射镜；第一半波片和偏振分束镜均转动调节布置，并与第二全反射镜依次布置在同一准直光路上，第一全反射镜设置在偏振分束镜的一侧；激光光源先经过第一半波片和偏振分束镜后进行反射和透射，再对应经过第一全反射镜和第二全反射镜，最后从输出镜反射和透射发生光外差干涉；输出镜处设有用于检测干涉信号的CDD图像传感器。本中红外波段超快涡旋激光检测装置及其方法，采用简单干涉装置，实现对标量和矢量光束偏振和位相的分别检测，光路稳定性更强，避免传统方法需搭建位相调制光路。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种中红外波段超快涡旋激光检测装置及其方法。

背景技术

随着激光被广泛地应用于激光加工、量子通信、激光雷达、光学存储、激光显示和激光武器等领域，中红外波段激光已经成为国内外科学技术研究的热点之一，并且激光在振幅、频率、时间等属性的标量特性得到了充分的发展。近年来，激光在偏振和相位等矢量特性逐渐受到重视。常见的偏振类型主要有线偏振、椭圆偏振、圆偏振。从偏振态的空间分布来看，这类偏振光束任意位置的偏振一致，又被为均匀偏振。而非均匀偏振类型主要指的是矢量偏振，其偏振态的空间分布不一致。

涡旋激光在与传播方向垂直的横截面处的相位分布可以用exp(ilθ)来表示，其中l为拓扑荷数，θ为方位角。与普通的高斯光束相比，除了相位和光强分布上的特点外，涡旋光束还具备特殊的轨道角动量。目前，该类型光束在光通信方面有着特别的应用。比如，涡旋光的轨道角动量已被作为信息载体，用于有效提高空间或者光纤中的信号通道，实现高容量的激光通信系统。

中国专利CN109029742B公开了一种涡旋激光的检测装置及方法，包括平凹透镜和图像传感器，主要通过调节待测光束在平凹透镜的入射角和入射位置，使得两次部分反射的光束在空间上产生重叠，最后将图像传感器测量干涉图案。平凹镜和图像传感器位置放置范围及自由度较大，无法精确调控待测光束在平凹透镜平面部分及凹面部分反射的光束，以达到两次部分反射的光束在空间上的重叠的一致性；中国专利CN209589265U公开了一种涡旋光束探测装置，包括激光器，该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经过准直扩束器和光阑后入射至探测器中。此装置虽然有效提高器件的集成化程度，减小体积，实现在线式检测，不会对光束造成损伤。但由于该实施例采用集成装置，可对涡旋光束的轨道角动量进行检测时，测量自由度单一，对于矢量光束的偏振检测需要另外搭建位相调制的光路来实现；

利用涡旋激光的奇异相位分布，涡旋光束的探测方法一般可以采用干涉探测方法，比如基于叉形干涉图、涡旋形干涉图和旋转涡旋光干涉图等方法。目前，这些干涉测量方法一般无法实现对于光束偏振和位相的分别检测，需要另外搭建位相调制的光路，存在标量(涡旋)光束和矢量(涡旋)检测切换不便、光路稳定性差、无法实现位相偏振同时检测等缺点。

发明内容

本发明提供一种中红外波段超快涡旋激光检测装置及其方法，结构简单，采用简单干涉装置，实现对标量和矢量光束偏振和位相的分别检测，光路稳定性更强，避免传统方法需搭建位相调制光路。

为实现上述目的，本一种中红外波段超快涡旋激光检测装置，包括激光光源、第一半波片、偏振分束镜、反射组件和输出镜；

所述反射组件包括第一全反射镜和第二全反射镜；

第一半波片和偏振分束镜均转动调节布置，并与第二全反射镜依次布置在同一准直光路上，第一全反射镜设置在偏振分束镜的一侧；

激光光源先经过第一半波片和偏振分束镜后进行反射和透射，再对应经过第一全反射镜和第二全反射镜，最后从输出镜反射和透射发生光外差干涉；

所述输出镜处设有用于检测干涉信号的CDD图像传感器。

进一步的，所述第一全反射镜与偏振分束镜之间设有波片组；所述波片组包括1或2个第二半波片；