一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统，包括：He

【技术实现步骤摘要】
一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统


[0001]本技术涉及光学
，具体涉及一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统。

技术介绍

[0002]首先，1973年，科研工作者在椭圆坐标下用分离变量的方法，从亥姆霍兹方程中得到厄米高斯光束表达式。同年，有科研工作者推导出了厄米高斯光束在直角坐标系下的二维模态函数。2014年，科研工作者使用涡旋板得到厄米高斯涡旋光束。厄米高斯涡旋光束在特定介质中传播时候，会出现多个捕获点，纳米粒子会被捕获在这些点上。这一系列特性及应用价值引起了科研工作者们的兴趣，厄米高斯涡旋光束得到了较为广泛的关注和研究。
[0003]同时，众多光束已经在光学介质中可以实现。而本专利使用的抛物折射率介质材料是一种非均匀材料，它的组分和结构在材料内部按一定规律连续变化，从而使折射率也相应地呈连续变化。有科研工作者发现，部分光束在抛物线折射率介质中会出现周期性聚焦和离焦。此后，有科研工作者研究了艾里光束、皮尔斯高斯光束和厄米高斯光束等在抛物折射率介质中的传播特性，并且取得了一系列成果。
[0004]在光通信和微粒操纵领域，涡旋光束携带轨道角动量，并且具有正交性、偏振性等特殊性质，因此受到了人们的关注。涡旋光束在理论上存在无限多组正交基，可丰富光通信的复用技术。同时近年来，人们对高斯函数描述的涡旋光进行了大量的研究，其中一些涡旋光设及到厄米高斯光束。基于以上研究，本技术提出了一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本技术提出一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统，采用空间光调制器的振幅调制结合涡旋板，产生厄米高斯涡旋光束，促进光通信应用和发展。
[0006]本技术通过以下技术手段解决上述问题：
[0007]一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统，包括：
[0008]激光器，用于出射高斯光束；
[0009]扩束镜，用于对光束进行扩束；
[0010]空间光调制器，加载有特定的掩模板，用于对光束进行调制变化，获得厄米高斯光束初始平面；
[0011]第一傅里叶透镜，用于对光束进行傅里叶变换调制；
[0012]可调光阑，用于在第一傅里叶透镜的像方焦平面上选取正一级干涉条纹；
[0013]第二傅里叶透镜，用于对光束再次进行傅里叶变换，在其像方焦平面处获得厄米高斯光束；
[0014]涡旋板，用于将涡旋项调制在厄米高斯光束上，获得厄米高斯涡旋光束初始平面；
[0015]抛物折射率介质，用于提供光束传输所需的外部环境，光束在抛物势介质中周期性传输，光束的周期性和强度随势深变换而变化。
[0016]进一步地，所述激光器为He
‑
Ne激光器。
[0017]进一步地，所述掩模板包括由模拟所得的厄米高斯光束的初始光场平面的傅里叶变换图。
[0018]与现有技术相比，本技术的有益效果至少包括：
[0019]1、造价低，系统简单，操作方便等优点；
[0020]2、入射光衍射损耗不高；
[0021]3、系统输出功率较大，节省成本，效率高；
[0022]4、能够控制厄米高斯涡旋光束的性质。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本技术在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统的结构图；
[0025]图2是本技术产生厄米高斯光束的傅里叶变换图；
[0026]图3是本技术产生厄米高斯光束在基本参数(m,n,γ)＝(2,2,2)，与折射率有关的参数α＝2,传播周期L＝kω
02
/α时在抛物折射率介质中，在位置L＝0，L＝0.75π，L＝π，L＝1.25π处的传输图；(a1)
‑
(a4)是对应位置的光束横向强度分布，分别对应(c)种四个标记的平面；(b1)
‑
(b4)是对应位置的相位分布，分别对应(c)种四个标记的平面；(c)是光束在z
‑
x平面传播的强度分布。
[0027]图4是本技术产生厄米高斯光束在基本参数(m,n,γ)＝(2,2,2)，不同折射率参数α下，α＝2，α＝3，α＝4，α＝5时的传输图；(a)是相应折射率下的最大强度图；(b1)
‑
(b4)是相应折射率下的光束横向强度分布图。
具体实施方式
[0028]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本技术的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0029]如图1所示，本技术提供一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统，包括He
‑
Ne激光器、扩束镜、空间光调制器、第一傅里叶透镜、可调光阑、第二傅里叶透镜、涡旋板和抛物折射率介质；
[0030]所述He
‑
Ne激光器用于出射高斯光束；
[0031]所述扩束镜用于对光束进行扩束；
[0032]所述空间光调制器加载有特定的掩模板，用于对光束进行调制变化，获得厄米高
斯光束初始平面；
[0033]所述第一傅里叶透镜用于对光束进行傅里叶变换调制；
[0034]所述可调光阑用于在第一傅里叶透镜的像方焦平面上选取正一级干涉条纹；
[0035]所述第二傅里叶透镜用于对光束再次进行傅里叶变换，在其像方焦平面处获得厄米高斯光束；
[0036]所述涡旋板用于将涡旋项调制在厄米高斯光束上，获得厄米高斯涡旋光束初始平面；
[0037]所述抛物折射率介质用于提供光束传输所需的外部环境，光束在抛物势介质中周期性传输，光束的周期性和强度随势深变换而变化。
[0038]具体地，空间光调制器加载由模拟所得的厄米高斯光束的初始光场平面的傅里叶变换图。
[0039]具体地，准直并扩束后的原始激光经过加载傅里叶变换图的空间光调制器的透射，完成对其的振幅调制；在经过两个傅里叶变换透镜和一个光阑组成空间滤波器，去除远场上正一级干涉条纹，携带厄米高斯光束信息。
[0040]具体地，经过空间滤波后取得正一级干涉条纹后，厄米高斯光束透过涡旋板，获得带有涡旋项的厄米高斯光束初始平面。
[0041]本技术将涡旋和厄米高斯光束结合起来，得到厄米高斯涡旋光束，并在本专利中对该光束在抛物势介质中传播的强度分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在抛物折射率介质中产生厄米高斯涡旋光束的系统，其特征在于，包括：激光器，用于出射高斯光束；扩束镜，用于对光束进行扩束；空间光调制器，加载有掩模板，用于对光束进行调制变化，获得厄米高斯光束初始平面；第一傅里叶透镜，用于对光束进行傅里叶变换调制；可调光阑，用于在第一傅里叶透镜的像方焦平面上选取正一级干涉条纹；第二傅里叶透镜，用于对光束再次进行傅里叶变换，在其像方焦平面处获得厄米高斯光束；涡旋板，用于将涡旋项调制在厄米高斯光束上，获得厄...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵佳佳，丘蕙欣，吴攸，林泽嘉，傅新铭，陈凯慧，邓冬梅，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：新型
国别省市：