[发明专利]基于光束轨道角动量解调装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域的装置，更具体地，涉及一种基于光束轨道角动量解调装置。

背景技术

轨道角动量模式是一种带有涡旋相位因子eimφ的传播模式，相位的涡旋使其具有光学轨道角动量这一其他模式所不具备的物理特征参数，在通信和微纳光子学领域有重要的研究和应用价值，已成为了近年来的研究热点。

2013年发表在《Science》上的《Terabit-scale Orbital Angular Momentum Mode Division Multiplexing in Fibers》证实了轨道角动量模式复用的可行性。设计者设计了支持两个轨道角动量模式在十个波长上复用，可传输1.1km，带宽达1.6Tbps的特殊光纤，它为轨道角动量模式在通信技术中的应用提供了理论和实验依据，具有重要价值。轨道角动量模式除常规的调制方式外，还可以利用其轨道角动量用拓扑荷作为参数来编码信息，可提高通信容量和带宽。但是如何对轨道角动量模式相位的探测与恢复，实现对轨道角动量模式的解调，是现今需要解决的一个技术问题。

对于光波的直接探测一般仅限于对光强的测量，相位无法通过测量直接获得，因而通常采用引入参考光进行干涉的方法，从干涉图样中得到所测量光束的相位分布。2013年发表在《Optics Letters》上的《Phase-shift interference-based wavefront characterization for orbital angular momentum modes》提出了分别用两个相位差π/2的参考光和轨道角动量模式干涉，得到两个干涉图样，通过这两个干涉图样恢复出轨道角动量模式相位，但是中心奇点附近较大一片区域内相位是模糊的，奇点附近相位信息没有充分恢复出来，即对于轨道角动量模式的解调不完全，这导致增大了解调出错的可能姓，增加了误码率，降低了通信的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于光束轨道角动量解调装置，可对轨道角动量模式相位中的奇点附近的相位进行恢复，减少了解调出错的可能性，降低了误码率，提高了通信的可靠性，具有一定的现实意义。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种基于光束轨道角动量解调装置，包括激光器、第一调制模块、角动量发生模块、第二调制模块、解调模块，所述激光器输出相互平行的光束，所述光束依次经过第一调制模块、角动量发生模块、第二调制模块、解调模块形成光路，所述解调模块与第二调制模块之间设置有可活动放置的用于产生干涉图像的干涉模块。

本发明基于光束轨道角动量解调装置设置有可活动放置的用于产生干涉图像的干涉模块，具体的，包括激光器、第一调制模块、角动量发生模块、第二调制模块、解调模块，所述解调模块与第二调制模块之间设置有可活动放置的用于产生干涉图像的干涉模块。干涉模块的设置是为了生成对称的花瓣状干涉图样，得到拓扑荷的大小，以便利用光强公式对轨道角动量进行相位恢复。

改进之一，所述干涉模块为可使角动量发生模块产生的符合干涉条件的两束光产生干涉图像的检偏器。

优选地，所述对光激光器发出的光束进行调制的第一调制模块包括依次排列的物镜、小孔装置、透镜、光阑、第一偏振片，激光器发出的光束能依次经过物镜、小孔装置的小孔、透镜、光阑及第一偏振片。激光器能够输出相互平行的光束；物镜将激光器输出的所有光束会聚；小孔装置位于物镜的后焦平面上，同时位于透镜的前焦平面上，小孔装置进行光波的过滤，透镜将光束准直发射出去；光阑位于透镜的后焦平面与第一偏振片之间，光阑用于获得质量较好的光束；第一偏振片用于调整光的偏振状态，达到最好的相位调制。

进一步地，所述角动量发生模块包括能形成干涉光路和参考光路的偏振分束器、分束器，所述干涉光路设有涡旋相位板，且干涉光路和参考光路分别设有能使干涉光路和参考光路汇聚的第一、二反射镜，分束器位于干涉光路和参考光路汇聚的位置。。

优选地，所述第二调制模块为λ/4波片（λ为波长）。λ/4波片的设置用于调整光的偏振状态，达到最好的相位调制。

可选地，所述解调模块为光束质量分析仪。光束质量分析仪的设置用于检测最终测量结果。

本发明基于光束轨道角动量解调装置的具体应用步骤如下：