[发明专利]一种测量轨道角动量光束拓扑荷值的系统及方法

权利要求书

1.一种测量轨道角动量光束拓扑荷值的系统，其特征在于，包括顺次连接的泵浦光源（10）、轨道角动量光束生成单元（11）、轨道角动量光束耦合单元（12）、轨道角动量光束干涉单元（13）和光探测器（14）；

所述泵浦光源（10）产生连续的高斯光束；所述轨道角动量光束生成单元（11）产生携带所需拓扑电荷的轨道角动量光束；所述轨道角动量光束耦合单元（12）用于将轨道角动量光束分束后再耦合，得到相干的轨道角动量光束；所述轨道角动量光束干涉单元（13）对轨道角动量光束进行二次干涉，得到所需的干涉图样；所述光探测器（14）对干涉图样进行观测，得到轨道角动量拓扑荷值的大小与正负；

所述轨道角动量光束耦合单元（12）包括第一分束器（120）、第一全反射镜（121）和法拉第反射镜（122）；所述第一分束器（120）将通过的轨道角动量光束分为第一光束和第二光束；第一光束在第一全反射镜（121）处反射，第二光束在法拉第反射镜（122）处旋转180°并反射；随后第一光束和第二光束重新进入第一分束器（120）耦合为一束光后出射；

所述轨道角动量光束干涉单元（13）包括第三透镜（130）、第二分束器（131）、平凸透镜（132）、第二全反射镜（133）和第四透镜（134）；所述第三透镜（130）将平行光会聚后变为发散光束；所述平凸透镜（132）和第二全反射镜（133）将发散后的轨道角动量光束进行干涉，得到所需的轨道角动量干涉光束；所述第二分束器（131）接收该光束，并将光束反射后进入第四透镜（134）；所述第四透镜（134）将发散光重新会聚为平行光，得到所需的干涉图样并用于拓扑荷值的测量。

2.根据权利要求1所述的测量轨道角动量光束拓扑荷值的系统，其特征在于，所述轨道角动量光束生成单元（11）包括依次连接的第一透镜（110）、第二透镜（111）、偏振片（112）、液晶空间光调制器SLM（113）和计算机PC（114）；泵浦光源（10）与第一透镜（110）连接，第一透镜（110）和第二透镜（111）组成一个透镜组，将输入的泵浦光进行扩束与准直；所述偏振片（112）将高斯光束转化为线偏振光；所述计算机PC（114）向液晶空间光调制器SLM（113）输送计算全息图，将线偏振光转化为所需要的轨道角动量光束。

3.根据权利要求2所述的测量轨道角动量光束拓扑荷值的系统，其特征在于，所述第一全反射镜（121）与法拉第反射镜（122）和第一分束器（120）的距离相等；所述第一全反射镜（121）与法拉第反射镜（122）均为镀有高反膜的全反射镜；所述第一分束器（120）的分束比为50:50。

4.根据权利要求3所述的测量轨道角动量光束拓扑荷值的系统，其特征在于，所述第二分束器（131）的分束比为50:50；所述第二全反射镜（133）为镀有高反膜的全反射镜；所述第三透镜（130）和第四透镜（134）均为会聚透镜；所述平凸透镜（132）的位置在第三透镜的焦点f之后；所述平凸透镜（132）与所述第二全反射镜（133）紧密相连。