【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光测量，尤其涉及光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量方法及装置。
技术介绍
1、涡旋光束具有螺旋相位波前，中间具有相位奇点，同时每个光子携带轨道角动量，光强呈环形中空分布，在光通信、粒子加速、微粒操控、超分辨成像等领域具有重要研究价值和应用前景。目前，产生涡旋光场的方式主要分为两类。一类是空间结构产生，例如通过超表面、空间光调制器、螺旋相位板等，另一类是在光纤中直接产生，可利用长周期光纤光栅、光子灯笼、声致光纤光栅等。
2、光纤中可以产生并传输涡旋光束，光纤具有波导模式稳定性，且光纤激光器具有结构紧凑，热管理方便，效率高等优点，利于实现高功率高稳定性的涡旋光束输出。
3、涡旋光束相位奇点的测量对于确认光学涡旋的存在尤为重要。尤其是当光纤激光输出光斑为环形时，由于常规光纤是环形波导结构，环形光斑也是光纤可输出的本征模，仅通过环形的强度分布，可能是标量模式，径向/角向偏振矢量模式，也可能是相位涡旋模式，需要测到相位奇点，才可以确认光纤输出了涡旋光束。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量方法及装置。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量方法，包括：
4、涡旋激光经第一分光镜分为两路，即第一路光束和第二路光束；
5、第一路光束经聚焦后传输至分光棱镜，与同样传输至分光
6、由光斑采集相机采集得到干涉条纹图像；
7、基于干涉条纹图像测得涡旋光拓扑荷数，其中若干涉条纹图像中包含的是正向y形条纹，则表明拓扑荷数符号为正，且拓扑荷数绝对值等于正向y形条纹分叉点的支数；若干涉条纹图像中包含的是倒向y形条纹，则表明拓扑荷数符号为负，同样的拓扑荷数绝对值等于倒向y形条纹分叉点的支数。
8、另一方面，本专利技术提供光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，用于实现上述光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量方法，包括：涡旋激光输出端、准直透镜、第一分光镜、第二分光镜、聚焦系统、传输镜组、分光棱镜、光斑采集相机、功率测量装置；
9、涡旋激光经涡旋激光输出端输出，输出的涡旋激光经准直透镜准直后传输至第一分光镜，第一分光镜将涡旋激光分为两路，即第一路光束和第二路光束，第一路光束经聚焦系统聚焦后通过传输镜组传输至分光棱镜；第二路光束传输至第二分光镜，第二分光镜将第二路光束分为两路，即第二路光束和第三路光束，第二路光束传输至分光棱镜，分光棱镜将第一路光束和第二路光束进行合束，使两路光束进行自干涉；合束后的干涉激光传输至光斑采集相机，由光斑采集相机采集得到干涉条纹图像；第三路光束传输至功率测量装置。
10、进一步地，所述涡旋激光由涡旋激光产生系统产生，涡旋激光产生系统产生的涡旋激光经端帽输出，所述端帽镀有激光输出波段的增透膜，透过率大于99.5%。
11、进一步地，所述第一分光镜、第二分光镜为同时具备透射与反射功能的镜片，包括但不限于背面抛光反射镜、分光棱镜、平板玻璃。
12、进一步地，所述传输镜组包括反射镜和衰减器。
13、进一步地，所述衰减器为中性密度滤光片或可变衰减器，所述衰减器能够使聚焦光斑强度降低，使得入射至分光棱镜的两路光光强接近，进而使两路光束自干涉得到清晰干涉条纹。
14、进一步地，还包括挡光板，用于遮挡准直光斑，所述挡光板设置在第一分光镜和第二分光镜之间或设置在第二分光镜与分光棱镜之间。
15、进一步地，所述聚焦系统包括聚焦透镜、可变倍率缩束镜、由不同焦距凸透镜组成的激光缩束镜组。
16、进一步地，所述功率测量装置用于监测自干涉实验过程中的光功率，并以测量结果计算得到光纤激光器输出的功率。
17、相对于现有技术，本专利技术能够产生的技术效果是：
18、本专利技术通过将光纤输出的涡旋激光进行准直，使得准直光斑和准直后再聚焦的光斑进行干涉，准直后的局部光斑可以看作平面波，实现聚焦涡旋光与平面波干涉，通过观察干涉后测得的叉形图案强度分布，即可判定涡旋光束拓扑荷数。且本专利技术以同一光路实现了远场光斑的采集、涡旋光束拓扑荷数的判定、光纤激光器功率的测定。
19、本专利技术中产生自干涉的两路光光程接近，并对其中一路光进行聚焦或缩束，保证两路光光强接近，从而产生清晰的干涉条纹，若两路光光程相差较大，会导致干涉条纹清晰度过低，以致无法判断拓扑荷数；且产生的干涉条纹图像中只存在一个分叉点，拓扑荷数符号相反的光束，其分叉方向刚好相反，能够准确判断拓扑荷数的符号。本专利技术较其他产生两个中心堆成分叉点的方法而言，本专利技术更简捷，且不会产生分叉点重合的情况，能够更加准确的判断拓扑荷数。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量方法，其特征在于，包括：
2.光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，用于实现权利要求1所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量方法，包括：涡旋激光输出端、准直透镜、第一分光镜、第二分光镜、聚焦系统、传输镜组、分光棱镜、光斑采集相机、功率测量装置；
3.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，所述涡旋激光由涡旋激光产生系统产生，涡旋激光产生系统产生的涡旋激光经端帽输出，所述端帽镀有激光输出波段的增透膜，透过率大于99.5%。
4.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，所述第一分光镜、第二分光镜为同时具备透射与反射功能的镜片，包括但不限于背面抛光反射镜、分光棱镜、平板玻璃。
5.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，所述传输镜组包括反射镜和衰减器。
6.如权利要求5所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，所述衰减器为中性密度滤光片或可变衰减器，所述衰
7.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，还包括挡光板，用于遮挡准直光斑；所述挡光板设置在第一分光镜和第二分光镜之间或设置在第二分光镜与分光棱镜之间。
8.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，所述聚焦系统包括聚焦透镜、可变倍率缩束镜、由不同焦距凸透镜组成的激光缩束镜组。
9.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，所述功率测量装置用于监测自干涉实验过程中的光功率，并以测量结果计算得到光纤激光器输出的功率。
...【技术特征摘要】
1.光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量方法，其特征在于，包括：
2.光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，用于实现权利要求1所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量方法，包括：涡旋激光输出端、准直透镜、第一分光镜、第二分光镜、聚焦系统、传输镜组、分光棱镜、光斑采集相机、功率测量装置；
3.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，所述涡旋激光由涡旋激光产生系统产生，涡旋激光产生系统产生的涡旋激光经端帽输出，所述端帽镀有激光输出波段的增透膜，透过率大于99.5%。
4.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在于，所述第一分光镜、第二分光镜为同时具备透射与反射功能的镜片，包括但不限于背面抛光反射镜、分光棱镜、平板玻璃。
5.如权利要求2所述的光纤激光自干涉实现涡旋光拓扑荷数测量装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚天甫，李阳，范晨晨，郝修路，黄善旻，张扬，马小雅，许将明，冷进勇，周朴，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。