[发明专利]一种径向高阶完美涡旋光束的产生装置及方法

说明书

本发明公开了一种径向高阶完美涡旋光束的产生装置及方法，所述装置包括：用于输出高斯光束的激光器；设置在所述激光器后方，用于对所述高斯光束进行偏振调制，产生水平线偏振高斯光束的格兰棱镜；设置在所述格兰棱镜后方，用于对所述水平线偏振高斯光束进行相位调制，产生径向高阶完美涡旋光束的空间光调制器；设置在所述空间光调制器下方，用于对所述径向高阶完美涡旋光束进行光强探测的CCD相机。本发明通过将径向高阶完美涡旋光束相位图加载到空间光调制器上，利用空间光调制器对入射光束进行调制，最终产生径向高阶完美涡旋光束，具有光路简单、光束稳定、转换率高、灵活性强的优点。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及的是一种径向高阶完美涡旋光束的产生装置及方法。

背景技术

近年来，携带着轨道角动量的涡旋光束在光通信、生物医学等领域有广阔的应用前景。

不同拓扑荷数的涡旋光束携带着不同的轨道角动量，在空间上是正交的且可区分的。因此，可以通过轨道角动量复用极大地扩充信道容量。但是，涡旋光束的强度半径会随着拓扑荷数的增大而增大，严重限制了涡旋光束在实际应用中的发展。特别是在光通信领域，强度半径过大会导致过多的能量损失，并且导致涡旋光束难以耦合到光纤中进行信号传输。完美涡旋光束由于其强度半径不随拓扑荷数的增大而增大的优秀的光学特性而受到广泛关注，并且已经用于光通信、光镊等领域。径向高阶完美涡旋光束具有多种模式，可以携带更多信号、操纵更多粒子。但是，目前径向高阶完美涡旋光束的产生方法尚未得到研究，绝大多数应用都是基于径向零阶完美涡旋光束，无法满足复杂结构光场的需求，严重阻碍了完美涡旋光束在实际应用中的多样性。

因此，针对上述缺陷，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种径向高阶完美涡旋光束的产生装置及方法，具有光路简单、光束稳定、转换率高、灵活性强等优点。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种径向高阶完美涡旋光束的产生装置，其中，所述径向高阶完美涡旋光束的产生装置包括：

用于输出高斯光束的激光器；

设置在所述激光器后方，用于对所述高斯光束进行偏振调制，产生水平线偏振高斯光束的格兰棱镜；

设置在所述格兰棱镜后方，用于对所述水平线偏振高斯光束进行相位调制，产生径向高阶完美涡旋光束的空间光调制器；

设置在所述空间光调制器下方，用于对所述径向高阶完美涡旋光束进行光强探测的CCD相机。

所述径向高阶完美涡旋光束的产生装置，其中，所述激光器、所述格兰棱镜和所述空间光调制器设置在同一光轴上。

所述径向高阶完美涡旋光束的产生装置，其中，所述空间光调制器和所述CCD相机设置在同一光轴上。

所述径向高阶完美涡旋光束的产生装置，其中，所述激光器的波长为1550nm。

所述径向高阶完美涡旋光束的产生装置，其中，所述格兰棱镜的光轴方向为0°。

所述径向高阶完美涡旋光束的产生装置，其中，所述空间光调制器还用于加载径向高阶完美涡旋光束相位图。

一种基于所述径向高阶完美涡旋光束的产生装置的径向高阶完美涡旋光束的产生方法，其中，所述径向高阶完美涡旋光束的产生方法包括以下步骤：

步骤A，所述激光器输出的高斯光束经过所述格兰棱镜后，产生水平线偏振高斯光束；

步骤B，所述水平线偏振高斯光束经过加载了径向高阶完美涡旋光束相位图的所述空间光调制器后，产生径向高阶完美涡旋光束，并通过所述CCD相机对所述径向高阶完美涡旋光束进行光强探测。