[发明专利]一种用于探测多路复用涡旋光束的复合光栅及测量方法

权利要求书

1.一种用于测量多路复用涡旋光束的复合光栅，其特征在于，所述光栅为矩形，其由5×5达曼涡旋光栅与+12阶和-12阶螺旋相位片的全息光栅分别叠加而成，当一束高斯光束照射到该复合光栅上时，远场衍射图案为一5×5的螺旋光束阵列，其角量子数分布从左上至右下分别为0～24和-24～0。

2.一种基于权利要求1所述光栅的多路复用涡旋光束探测装置，其特征在于，包括激光器、偏振分光棱镜、三个液晶空间光调制器、小孔光阑、扩束器、分光棱镜、全反镜、两个傅里叶透镜和两个CCD相机，其中，偏振分光棱镜与分光棱镜为两个不同的器件，各个器件的相对位置和具体作用为：

所述偏振分光棱镜置于激光器发出的激光光路中，用于生成水平线偏振激光；

所述三个液晶空间光调制器的其中之一置于偏振分光棱镜后方的激光光路中，用于将高斯光束转化为携带有多种轨道角动量的多路复用涡旋光束；

所述小孔光阑置于液晶空间光调制器的后方的激光光路中，用于滤除杂散光；

所述扩束器置于小孔光阑后方的激光光路中，用于对多路复用涡旋光束进行准直与扩束；

所述分光棱镜置于扩束器后方的激光光路中，用于将入射涡旋光束分成等强度的两束涡旋光束，两束光分别以反射和透射形式出射；

所述全反镜置于分光棱镜的反射光路中，用于增加一次反射次数，使反射光路中的涡旋光束的轨道角动量态与透射光路和待测涡旋光束保持一致；

所述三个液晶空间光调制器中的另外两个分别置于分光棱镜的透射光路和全反镜后方的激光光路中，每个均加载一个如权利要求1中所述的复合光栅；

所述两个傅里叶透镜分别置于分光棱镜的透射光路和反射光路中的液晶空间光调制器的后方激光光路中，用于实现光场的傅里叶变换；

所述两个CCD相机分别置于两个傅里叶透镜后方的激光光路中且置于像方焦平面处，用于接收变换后的衍射光场。

3.一种基于权利要求1所述光栅的多路复用涡旋光束探测方法，其特征在于，两个液晶空间光调制器分别加载一个如权利要求1所述的复合光栅，当多路复用涡旋光束入射时，可从两个CCD相机上分别读取两个不同的远场衍射图案，通过远场衍射图案中出现实心光斑的位置来确定入射的涡旋光束的角量子数，由此可快速确定待测多路复用涡旋光束的轨道角动量态。