[发明专利]OV光束的OAM检测装置

权利要求书

1.一种光学旋涡OV光束的轨道角动量OAM检测装置，其特征在于，包括：数字微镜器件DMD、透镜、多模光纤耦合器、多模光纤阵列以及光功率计；其中，

所述透镜设置在所述DMD产生的衍射光斑处；

所述多模光纤耦合器设置在所述透镜的焦平面处，并接有所述多模光纤阵列；

所述多模光纤阵列的一端接入所述多模光纤耦合器，另一端连接所述光功率计；

所述DMD与待检测的同轴多路OV光束成指定角度，所述同轴多路OV光束携带多路OAM信号；待检测的同轴多路OV光束为49路同轴OV光束时，所述多模光纤阵列为7×7多模光纤阵列，所述多模光纤耦合器为7×7阵列的多模光纤耦合器；

所述7×7多模光纤阵列中空间坐标的计算方法包括：

步骤1：当DMD处于Flat状态时，DMD上加载有Dammann光栅，光栅周期d₁＝0.157mm，入射光波长为1550nm，入射角i＝8°，θ₀＝i＝0.1396，根据光栅方程d₁(sini-sinθ₁)＝mλ得到m＝1级次上的衍射角θ₁＝0.1297，所述m为衍射级次；

步骤2：当DMD处于ON状态时，DMD上的微透镜阵列翻转12°，DMD开始工作，保持入射光角度不变，此时，入射光角度为i'＝20°，光栅周期为DMD镜片的周期d₂＝13.68μm，根据光栅方程d₂(sini'-sinθ₁')＝mλ得到m＝1级次上的衍射角θ₁'＝0.2307；

步骤3：当DMD的镜片转动后，此时的m＝1级被闪耀到更高级的级次上，而对于同一条m＝1级的衍射谱线夹角有：α＝Δθ-Δi＝(θ'-θ)-(i'-i)，根据该公式，计算m＝1级DMD在两种状态下的谱线夹角α₁＝(θ₁'-θ₁)-(i'-i)＝-0.1085；

步骤4：计算Flat状态下，m＝1级的衍射光谱空间坐标，当m＝1级的衍射光谱经过f＝40mm的透镜聚焦后有：L＝ftan(θ₀-θ₁)＝0.396mm；

步骤5：计算Flat状态下，经过f＝40mm的透镜聚焦后，7×7阵列的空间坐标，由所述步骤4中得到7×7阵列中点0到点7的距离为L＝0.396mm，为m＝1级的位置；根据所述步骤1至4，得到m＝2级的位置和m＝3级的位置，计算得到7×7阵列中点0到点8距离为0.7961mm，点0到点9距离为1.1964mm；在DMD为Flat状态下，7×7阵列为正方形排布，根据点0到点7的距离、点0到点8距离以及点0到点9距离，可得到该阵列中每一点的空间坐标，此空间坐标为Flat状态下7×7多模光纤阵列的空间坐标；

步骤6：计算ON状态下，经过f＝40mm的透镜聚焦后，7×7多模光纤阵列的空间坐标：此时的阵列为菱形排布，y方向位置坐标保持不变，而在x方向上由于衍射级次的变化，会有一个横向的拉伸，由所述步骤2可知点7与y轴之间夹角变为π/4+α₁，在所述步骤5的基础上可以得到此时点7的位置坐标，而点7为点1和点4之间的中间点，点1位置不变，可求得点4的位置坐标；再结合所述步骤5的结构可得到此时7×7阵列中每一点的坐标，为多模光纤耦合器的空间坐标；再结合不同透镜的焦距f，可得到多种不同焦距f聚焦下7×7多模光纤阵列的空间坐标。

2.根据权利要求1所述的OAM检测装置，其特征在于，所述DMD与待检测的OV光束成24°角。

3.根据权利要求1所述的OAM检测装置，其特征在于，所述透镜设置在距离所述DMD面板2cm至3cm处，且保持所述DMD产生的衍射光斑位于所述透镜的中心位置。

4.根据权利要求1所述的OAM检测装置，其特征在于，所述DMD包括存储器，所述存储器中存储有程序数据，所述程序数据使得入射到DMD面板的多路同轴OV光束以衍射的形式输出到预先设定的区域，并将对应的OAM信号还原成高斯点，用于OAM信号的检测。

5.根据权利要求1所述的OAM检测装置，其特征在于，所述多模光纤阵列的空间坐标因所述DMD的稳态不同而不同。