[发明专利]一种新型的OAM光束检测器

说明书

本发明公开了一种新型的OAM光束检测器，其由光刻显影生成的特殊叉形光栅作为主要器件，通过将OAM光束入射到可调扩束器，对轨道角动量(OAM)光束的光束大小进行调整；叉形光栅可以作为OAM光束检测的核心检测元件，对OAM光束或者多个OAM光束进行检测。该装置主要包括可调扩束器，起偏装置，反射镜，半透半反镜，叉形光栅，聚焦透镜，CCD相机等几部分。由于叉形光栅检测具有设备易于获得、灵活检测、检测范围广、可复用性好、操作简单等优点，可以用于OAM光束分复用通信以及实验室等需要检测OAM的场景。

技术领域

本发明涉及光束检测，具体涉及一种新型的OAM光束检测器，应用于OAM光束的涡旋相位检测领域，以及基于OAM光束的通信模分复用领域。

背景技术

OAM(轨道角动量)光束是一种空间上相位非同一分布的光场，其相位在横截面上呈旋转对称分布，中间存在相位奇点，因此呈现“甜甜圈”形状的光强分布，由于其特殊的相位和光强分布，使得其在很多重要的场合都有广泛的应用，如遥感、成像、光通信等领域。

相比于干涉检测和转换检测，衍射检测具有检测简单，装置操作简单等优点，叉形光栅更是研究广泛的一种光学器件，用叉形光栅进行检测还具有器件易制备、检测拓扑荷范围大等特点。但是基于叉形光栅的拓扑荷检测到目前为止还没有被报道过。

目前检测方法都存在检测阶数低，操作复杂等缺点，难以实现高阶拓扑荷(大于100)和复用的测量。

发明内容

本发明的目的在于克服了背景技术中所描述的不足，提出了一种新型的OAM光束检测器，易操作，高效率，且具有结构简单，检测阶数高等特点。

本发明为解决其技术问题，提出以下技术方案：

一种新型的OAM光束检测器，该OAM光束检测器包括：可调扩束器、起偏装置、第一反射镜、半透半反镜、第二反射镜、聚焦透镜、CCD相机，其特征在于，所述OAM光束检测器还包括叉形光栅，其中，所述可调扩束器用于调整待检测OAM光束大小，所述待检测OAM光束通过所述可调扩束器后经过所述起偏装置，而后通过第一反射镜进行反射，经反射的光束由半透半反镜进行分束，其中一束经过二维方向可调的所述叉形光栅进行调制反射，另外一束经第二反射镜直接反射，该两束反射光经由聚焦透镜在焦平面进行远场衍射后通过CCD相机进行光束捕获记录；

所述叉形光栅整体分成两个区域，每个区域的相位奇点位置一致，且两个区域的相位奇点均不在所述叉形光栅的中心，同时两个区域条纹周期不同；所述叉形光栅设置在保护框架中，所述保护框架镶嵌在移动机械框架中，移动机械框架左侧方设有一个位移螺母，旋转所述位移螺母可以调整保护框架在所述移动机械框架中的位置，从而使叉形光栅左右移动，所述移动机械框架垂直设置在升降台上。

其中，半透半反镜将反射镜反射的光束分为两束，一束用于检测，一束用于位置参考；

其中，所述可调扩束器将待检测OAM光束大小调整至合适的大小，且所述可调扩束器由一对透镜对组成，所述透镜对通过螺旋推进的方式调节透镜对之间的距离。

其中，所述起偏装置由偏振片和可替换半波片组成，通过旋转偏振片的透振方向来匹配激光最大的透振方向，改善激光光束的偏振特性；旋转可替换半波片可以理论上将偏振光的方向进行无损偏转，以匹配叉形光栅的偏振调制方向。

其中，所述第一反射镜垂直于水平面放置，其反射面和入射光呈45°角。所述反射镜为高阈值反射镜，使光束改变90°角度，从而扭折光路到半透半反镜。

其中，所述第二反射镜将由半透半反镜分束的另一束光进行反射，反射后的光束作为参考光路，便于调节特征检测条纹的位置，反射后的光束与所述叉形光栅调制反射后的光束平行。

所述聚焦透镜将调制后的光束和第二反射镜反射的光进行聚焦成像，便于实际观察特征条纹；所述CCD相机在聚焦透镜的焦平面接收两个光斑，调制后的光斑用于识别OAM光束，未调制的光斑用于参考，便于调整装置。