[发明专利]一种基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统

权利要求书

1.一种基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统，其特征在于包括：

涡旋光束产生模块，用于采用叉形光栅法产生所需拓扑荷数的涡旋光束；

马赫增德尔干涉仪，用于将涡旋光束产生模块产生的涡旋光束分成相位差为π/2的两束涡旋光束，再将两束涡旋光束耦合成为一束输出；

分光元件，用于将马赫增德尔干涉仪输出的涡旋光束分为两束，一束进入平衡探测模块，另一束进入萨格拉克干涉仪；

平衡探测模块，包括增益相同的第一平衡探测器和第二平衡探测器，第一平衡探测器接收分光元件发出的涡旋光束，第二平衡探测器接收萨格拉克干涉仪输出的光束，第一平衡探测器和第二平衡探测器根据接收的光束进行光电流相减，通过第一平衡探测器将结果输出至相位锁定模块；

相位锁定模块，用于根据第一平衡探测器输出的信号，控制马赫增德尔干涉仪偏振分束形成的其中一束涡旋光束的相位，使得两束涡旋光束相位差锁定在π/2；

萨格拉克干涉仪，用于将接收到的涡旋光束分为两束，并通过旋转扰动将分束后的两束光束的相位差变大，达到放大信号的目的。

2.根据权利要求1所述的基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统，其特征在于：所述涡旋光束产生模块包括按照光传播方向依次设置的1064nm相干光源、聚焦透镜、叉形光栅面板和半波片。

3.根据权利要求1所述的基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统，其特征在于：所述马赫增德尔干涉仪包括第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一反射镜和第二反射镜，所述第一偏振分束器位于涡旋光束产生模块之后，将接收到的涡旋光束分为两束偏振方向垂直的光束，一束经过第一反射镜后反射至第二偏振分束器，另一束经过第二反射镜相位调节后反射至第二偏振分束器，第二偏振分束器将接收到的两束光束耦合成为一束输出。

4.根据权利要求3所述的基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统，其特征在于：所述相位锁定模块包括比例积分电路PID、高压放大器和压电陶瓷，所述比例积分电路PID连接所述平衡探测模块的第一平衡探测器，所述压电陶瓷附着于所述第二反射镜上，所述比例积分电路PID、高压放大器和压电陶瓷依次连接。

5.根据权利要求1所述的基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统，其特征在于：所述萨格拉克干涉仪包括第三偏振分束器、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和道威棱镜，所述第三偏振分束器接收分光元件传播的光束，并分为两束，一束依次经第三反射镜和第四反射镜反射至道威棱镜，另一束经第五反射镜反射至道威棱镜，道威棱镜通过旋转将传播的两束光束相位差增大后返回传播至第三偏振分束器，由第三偏振分束器耦合后输出至示波器。

6.根据权利要求5所述的基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统，其特征在于：还包括信号发生器，所述信号发生器发出旋转扰动信号，加载到承载道威棱镜的旋转位移台上，转动道威棱镜。

7.根据权利要求1所述的基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统，其特征在于：所述分光元件具体为偏振分光器。

8.根据权利要求2所述的基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统，其特征在于：所述叉形光栅面板包括十个不同的光栅结构，分别对应产生拓扑荷数从l＝1到10的涡旋光束。