[发明专利]一种多通道轨道角动量复用非线性全息装置

说明书

本发明公开了一种多通道轨道角动量复用非线性全息装置，光源采用近红外激光器，近红外激光器发出的光束通过线偏振器后，经分束器I分离成光束I与光束II，光束I经过空间光调制器I反射后，依次经过分束器I、透镜I、孔洞、反射镜、透镜II，在偏振分束器处与光束II汇合；分束器II一侧放置挡光板，光束II经分束器II分离的光束经过空间光调制器II反射后，依次经过分束器II、透镜III、半波片、透镜IV，在偏振分束器处与光束I汇合；汇合光束依次经过KTP晶体、透镜V，由二向色镜分离出基波与二次谐波，最终由CCD相机分别记录。本发明拓宽了每个光学频率上的通道数，且信噪比高、成像效果好。

技术领域

本发明涉及光学非线性全息领域，尤其涉及一种多通道轨道角动量复用非线性全息装置。

背景技术

全息术使用全息图重建物体的强度和相位信息。自其发明以来，被广泛应用于三维全息显示、数据存储、光学加密、全息干涉测量和显微技术。因为信息存储方面的空前需求，人们已经利用光不同的正交物理维度(包括波长、偏振、空间和时间)在单个全息图中复用多个并行信息通道，这样的全息图被称为光学复用全息图(OMH)。

为了对非线性光学过程中产生的光的波前进行整形，全息技术已从线性光学领域扩展到非线性光学。在非线性频率转换过程中，新的光学频率本质上就是新的信息通道。目前的非线性全息技术在光学频率上的通道数少、信噪比低、成像效果较差。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种多通道轨道角动量复用非线性全息装置，本发明拓宽了每个光学频率上的通道数，且信噪比高、成像效果好。

技术方案：本发明所述的多通道轨道角动量复用非线性全息装置包括近红外激光器、线偏振器、分束器I、空间光调制器I、透镜I、孔洞、反射镜、透镜II、分束器II、挡光板、空间光调制器II、透镜III、半波片、透镜IV、偏振分束器、KTP晶体、透镜V、二向色镜和CCD相机；其中，近红外激光器发出的光束通过线偏振器后，经分束器I分离成光束I与光束II，光束I经过空间光调制器I反射后，依次经过分束器I、透镜I、孔洞、反射镜、透镜II，在偏振分束器处与光束II汇合；分束器II一侧放置挡光板，光束II经分束器II分离的光束经过空间光调制器II反射后，依次经过分束器II、透镜III、半波片、透镜IV，在偏振分束器处与光束I汇合；汇合光束依次经过KTP晶体、透镜V，由二向色镜分离出基波与二次谐波，最终由CCD相机分别记录。

进一步的，所述空间光调制器I位于透镜I的前焦面处，其上加载有轨道角动量复用全息图，该图是目标图像经设定取样频率点阵取样、用迭代傅里叶算法得到、携带闪耀光栅信息、采用轨道角动量编码的纯相位复用计算全息图。

进一步的，所述空间光调制器II上加载有用于解码的螺旋相位图，极坐标下其光场表达式为：E_de＝exp(il_deθ)，其中l_de表示解码拓扑荷，θ表示极角。。

进一步的，所述孔洞同时位于透镜I的后焦面与透镜II的前焦面上。

进一步的，所述空间光调制器II位于透镜III的前焦面处，透镜III与透镜IV之间的距离为两者焦距之和，透镜IV的后焦面与透镜II的后焦面重合。

进一步的，所述半波片位于在透镜III与透镜IV之间，且非透镜III与透镜IV的焦面处，快轴指向45。，用于将接收的光调制偏振至竖直偏振。

进一步的，所述KTP晶体位于透镜II与透镜IV的焦面处，同时位于透镜V的前焦面处。

进一步的，所述CCD相机置于透镜V的后焦面处，其内加载有滤模点阵程序。

有益效果：本发明提供了多通道、高信噪比、成像效果好的轨道角动量复用非线性全息装置，具体效果如下：