[发明专利]一种测量光束轨道角动量谱的装置与系统

权利要求书

1.一种基于达曼涡旋光栅远场衍射光场直接得出轨道角动量谱的系统，其特征在于，具备：

读取部，其读取入射光束通过达曼涡旋光栅的远场衍射光斑的灰度图像；

第一控制部，其将所述读取部得到的所述光斑进行编号，从左上至右下分别编号为+12～-12，设定初始光斑号变量L为13；

第二控制部，其将光斑号变量减1，即将(L-1)赋值给L；

判断部，其判断光斑号变量L的大小，若光斑号变量L大于或等于-12，继续判断光斑号L处光束中心是否具有实心光斑，若有，则执行第一计算部，若没有，则将灰度值之和G(L)设置为0，并通过第二控制部进行控制；若光斑号变量L小于-12，则执行第二计算部；

第一计算部，其计算中心亮斑的各像素的灰度值之和G(L)，所述各像素的灰度值之和G(L)用来表示各像素的光强，在第一计算部执行完成后，返回第二控制部进行控制；

第二计算部，通过查询对应于各光斑号L的灰度值之和G(L)确定最大值G_max，依次计算G(L)/G_max，分别确定各个归一化后的对应于光斑号L的灰度值之和G`(L)，并确定G`(L)与光斑号L(即角量子数)之间的柱状图，从而直接得到入射光束的轨道角动量谱；

显示部，其显示通过第二计算部得到的轨道角动量谱。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述灰度图像是通过将达曼涡旋光栅的全息光栅图加载液晶空间光调制器上，采用光束直接沿光轴入射到系统中，从CCD相机读取经过达曼涡旋光栅的远场衍射光斑得到的。

3.一种测量光束轨道角动量谱的装置，其特征在于，具备激光器、偏振分光棱镜、两个液晶空间光调制器、小孔光阑、扩束器、傅里叶透镜、CCD相机、数据传输部和主机，其中：

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；

所述两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；

所述两个液晶空间光调制器的另外一个置于扩束器的后方激光光路中，用于加载达曼涡旋光栅的全息光栅图，来作为达曼涡旋光栅；

所述傅里叶透镜置于扩束器后液晶空间光调制器的后方的激光光路中，用于实现光场的傅里叶变换；

所述CCD相机置于傅里叶透镜的后方激光光路中且置于傅里叶透镜的像方焦平面处，用于接收变换后的远场衍射光场；

所述数据传输部与CCD相机相连接，用于传输远场衍射光场的灰度图像；

所述主机，接收来自于数据传输部传输的远场衍射光场的灰度图像，其包括如权利要求1所述的系统，分析远场衍射光场的灰度图像，进而得到并显示轨道角动量谱。

4.根据权利要求3所述的测量光束轨道角动量谱的装置，其中，无需使用任何光功率测量器件。

5.根据权利要求3所述的测量光束轨道角动量谱的装置，其中，只需一个达曼涡旋光栅。