[发明专利]一种像散椭圆光束的产生及其轨道角动量的测量方法

权利要求书

1.一种像散椭圆光束轨道角动量的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

激光器输出的基模高斯光束经过平行放置的柱透镜对产生椭圆高斯光束，通过空间光调制器在椭圆高斯光束束腰处加载交叉相位因子，调制入射光束的相位，从空间光调制器反射的像散椭圆高斯光束为：

其中π为圆周率，w_x、w_y为空间光调制器处椭圆光斑长短半轴，x、y为与椭圆光斑主轴重合的坐标系，i为虚数单位，Ω为相息图中的交叉相位系数；

从空间光调制器反射的像散椭圆光束经透镜聚焦于输出面并通过显微物镜放大后在电荷耦合器上成像，进行相关测量，从空间光调制器反射的光束经过一次傅里叶变换，可得输出面的光束：

其中b、c、Θ为输出光束的短半轴、长半轴及交叉相位系数，分别为：

上式中λ为波长，f为透镜焦距，由(3)-(5)式可得输出光束的交叉相位系数为：

其中b₀，c₀分别为Ω＝0时由(3)、(4)式确定的输出面处椭圆光斑短半轴和长半轴，由此可得输出面处像散椭圆光束的单光子轨道角动量为：

其中，为普朗克常数，至此，利用空间光调制器加载交叉相位因子产生了像散椭圆光束，并根据空间光调制器不加载(Ω＝0)和加载(Ω≠0)交叉相位因子时输出面处椭圆光斑长轴和短轴的测量值，由公式(6)即可计算出该像散椭圆光束的单光子轨道角动量。

2.根据权利要求1所述的像散椭圆光束轨道角动量的测量方法，其特征在于，所述空间光调制器为反射式纯相位液晶空间光调制器。

3.根据权利要求2所述的像散椭圆光束轨道角动量的测量方法，其特征在于，所述反射式纯相位液晶空间光调制器设置在所述透镜的前焦面，所述输出面位于所述透镜的后焦面，通过所述透镜构成傅里叶变换关系。