[发明专利]一种基于傅里叶变换的光子轨道角动量螺旋谱测量系统

说明书

一种基于傅里叶变换的光子轨道角动量螺旋谱测量系统，涉及信息光学技术领域，为了解决现有的螺旋谱检测方法复杂程度高、成本高的问题。本发明的光束经第一非偏振分束器分为两路光，一路为透射光，一路为反射光，每个光路中均设有一个Dove棱镜，两路光分别由1个全反射镜反射至第二非偏振分束器，在第二非偏振分束器处两路光的相位相同；2个光电探测器的接收端面分别接收第二非偏振分束器输出的两路干涉光，2个光电探测器输出的2路强度信号发送给同步信号处理系统；同步信号处理系统根据同步采集的2路强度信号计算轨道角动量螺旋谱。本发明适用于采用轨道角动量光束进行目标探测后的回波信号的螺旋谱测量。

技术领域

本发明涉及信息光学技术领域，具体涉及利用轨道角动量光束探测时回波信号的螺旋谱检测系统。

背景技术

轨道角动量螺旋谱分布的检测一直都是一个技术难题，因为通常不同的回波信号携带的信息不同，而这些信息差异主要体现在螺旋谱分布上，现有的螺旋谱检测主要有两种方式，第一种是利用空间光调制器不断变换加载图样，逐一确定各个轨道角动量量子数光束的权重，但是由于空间光调制器是液晶器件，有衍射现象存在，转化效率不能达到100％，因此测量结果并不理想，换成转化效率较高的不同阶数螺旋相位板进行逐一解调效果相对较好，但是成本太高。第二种方法是利用特制的透镜加上光栅将不同量子数的光束分离并衍射至相应的位置，并用线阵列探测器探测，这种做法的误差受到每个探测元探测效率的影响，而且光栅和透镜都需要制作，成本同样很高。总之，现有的螺旋谱检测方法复杂程度高，成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的螺旋谱检测方法复杂程度高、成本高的问题，从而提供一种基于傅里叶变换的光子轨道角动量螺旋谱测量系统。

本发明所述的一种基于傅里叶变换的光子轨道角动量螺旋谱测量系统，包括第一非偏振分束器1、2个Dove棱镜2、2个全反射镜3、第二非偏振分束器4、2个光电探测器5和同步信号处理系统6；

光束经第一非偏振分束器1分为两路光，一路为透射光，一路为反射光，每个光路中均设有一个Dove棱镜2，两路光分别由1个全反射镜3反射至第二非偏振分束器4，在第二非偏振分束器4处两路光的相位相同；

2个光电探测器5的接收端面分别接收第二非偏振分束器4输出的两路干涉光，2个光电探测器5输出的2路强度信号发送给同步信号处理系统6；

同步信号处理系统6根据同步采集的2路强度信号计算轨道角动量螺旋谱。

优选的是，2个Dove棱镜2中的任意1个Dove棱镜2以固定的角度间隔进行旋转，直至至少旋转1个周期。

优选的是，同步信号处理系统6计算轨道角动量螺旋谱的具体过程为：

同一时间节点输入给同步信号处理系统6的2路强度信号为一组强度信号，同步信号处理系统6对多组强度信号分别进行差运算，得到多个测量散点，再将测量散点进行拟合，得到拟合曲线，对拟合曲线进行傅里叶变换即得到轨道角动量螺旋谱。

优选的是，同步信号处理系统6对采集到的强度信号进行归一化后再进行差运算。

优选的是，第一非偏振分束器1和第二非偏振分束器4的分光比均为50：50。

与现有技术相比，本发明的基于傅里叶变换的轨道角动量螺旋谱测量系统可以在低成本造价以及无特殊加工原件的情况下很好的测量轨道角动量光束的螺旋谱，本发明的计算方法简单，装置简单，成本低。

附图说明

图1是一种基于傅里叶变换的光子轨道角动量螺旋谱测量系统的结构示意图；

图2是具体实施方式中的归一化干涉光强度信号示意图；

图3是图2对应的螺旋谱。

具体实施方式