[发明专利]一种基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置

权利要求书

1.一种基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，包括第一偏振光产生单元、第一分束镜、涡旋光产生单元、第二偏振光产生单元、铷泡以及图像采集模块，其中，

所述第一偏振光产生单元用于产生第一偏振光；

所述第一分束镜用于对所述第一偏振光进行分束，产生经反射的第一路偏振光和经透射的第二路偏振光，所述第一路偏振光入射至所述铷泡，所述第二路偏振光入射至所述涡旋光产生单元；

所述涡旋光产生单元用于对所述第二路偏振光加载轨道角动量相位信息产生携带轨道角动量信息的涡旋光，并入射至所述铷泡；

所述第二偏振光产生单元用于产生第三路偏振光，所述第三路偏振光与所述第一路偏振光同轴入射至所述铷泡中，所述第三路偏振光与所述第一路偏振光能够形成能级共振以产生电磁诱导感应透明窗口；

所述铷泡上设置有垂直于光轴方向的磁场，能够通过控制磁场强度调节所形成的光斑图像的旋转角度；

所述图像采集模块用于采集经所述铷泡产生的具有不同旋转角度的光斑图像。

2.根据权利要求1所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，所述第一偏振光产生单元包括沿光路依次设置的第一半导体激光器、第一光学隔离器、第一1/2玻片、第一1/4玻片和第一反射镜，其中，

所述第一半导体激光器用于发射波长为795nm的激光；

所述第一1/2玻片和所述第一1/4玻片用于对所述波长为795nm的激光进行偏振，得到第一偏振光；

所述第一反射镜用于将所述第一偏振光垂直入射到第一分束镜中。

3.根据权利要求1所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，所述涡旋光产生单元包括沿光路依次设置的第二反射镜、第三反射镜、空间光调制器和第四反射镜，其中，

所述第一分束镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述第四反射镜围成一个矩形，且所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述第四反射镜的反射面均与其入射方向呈45°；

所述空间光调制器设置在所述第三反射镜与所述第四反射镜之间，用于对所述第二路偏振光加载轨道角动量相位信息，产生携带轨道角动量信息的涡旋光，并且所述涡旋光经所述第四反射镜反射后与所述第一路偏振光同轴入射至所述铷泡中。

4.根据权利要求3所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，所述第二偏振光产生单元包括沿光路依次设置的第二半导体激光器、第二光学隔离器、第二分束镜、第五反射镜和第三分束镜，其中，

所述第二半导体激光器用于产生波长为762nm的激光；

所述第二分束镜用于对所述波长为762nm的激光进行分光和偏振；

所述第五反射镜用于将经所述第二分束镜分光和偏振后透射的光入射到所述第三分束镜中；

所述第三分束镜设置在所述第一分束镜与所述铷泡之间，用于将来自所述第五反射镜的光分光后形成第三路偏振光并入射至所述铷泡。

5.根据权利要求4所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，所述第一分束镜和所述第二分束镜均为偏振分光棱镜，所述第三分束镜为分光棱镜。

6.根据权利要求1所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，还包括加热模块，以对所述铷泡进行加热。

7.根据权利要求6所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，所述加热模块为缠绕在所述铷泡外周的加热带。

8.根据权利要求1所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，所述铷泡的外周缠绕有导电线圈，以在所述铷泡内产生垂直于激光入射方向的磁场。

9.根据权利要求1所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，所述铷泡为圆柱体玻璃容器，且所述第一路偏振光、携带轨道角动量信息的涡旋光以及所述第三路偏振光均沿所述圆柱体玻璃容器的轴向方向入射至所述铷泡中。

10.根据权利要求4所述的基于非线性介质中的涡旋光拓扑荷数检测装置，其特征在于，在所述第四反射镜与所述第一分束镜之间还设置有第二1/2玻片，在所述第三分束镜与所述铷泡之间还设置有第二1/4玻片。