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一种测量部分相干涡旋光束拓扑荷数的方法技术

技术编号:8365849 阅读:450 留言:0更新日期:2013-02-28 02:20
本发明专利技术公开了一种测量部分相干涡旋光束拓扑荷数的方法。被测光束经成像凸透镜,再通过分光镜分为透射光束和反射光束,将两个单光子计数器的扫描光纤探头分别置于透射光束和反射光束的中心;固定其中一个单光子计数器光纤探头的位置,调节另一个单光子计数器的光纤探头位置进行逐点扫描测量,记录各测量位置点上两束光的关联函数值,依据部分相干拉盖尔-高斯光束的四阶关联函数的关系,经计算机处理,输出四阶关联函数的空间分布图像,由图像上的暗环个数得到被测光束的拓扑荷数。本发明专利技术基于四阶关联函数,提供了一种测量部分相干涡旋光束拓扑荷数的新方法,采用的测量装置光路简单易实现,测量方法简便,数据处理方便,结果可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种部分相干涡旋光束拓扑荷数的测量方法,具体涉及一种基于四阶关联函数测量部分相干涡旋光束拓扑荷数的方法,属于部分相干光学测量领域。
技术介绍
当光束含有与角向相关的位相分布时(扭转位相或螺旋位相),此类光束具有与角向位相分布有关的角动量,称为轨道角动量。涡旋光束(如拉盖尔-高斯光束)带有相位因子巧,每个光子携带■的轨道角动量(其中I为涡旋光束的拓扑荷数)。涡旋光束具有轨道角动量的特性,使得涡旋光束在光学俘获,显微操控,信息编码和自由空间光学通讯等方面有着很大的应用前景,引起了人们的广泛关注。涡旋光束的产生方法有很多种,例如可以采用螺旋位相片、计算机全息和空间光调制器等方式方法来产生涡旋光束。涡旋光束的实际应用通常与它的拓扑荷数有关,因此,对于涡旋光束拓扑荷数的测量是一项非常重要的工作。对于涡旋光束拓扑荷数的测量,通常采用的方法主要有两种,一种是干涉法,主要包括马赫-曾德干涉仪、双缝干涉和多针孔干涉法以及利用三角孔径、环形孔径和光栅等衍射光学元件实现拓扑荷数的测量。文献(s. Prabhakar, A. Kumar, J. Banerji, andR. P. Singh, “Revealing the order of a vortex through its intensity record, ”Opt. Lett. 36,4398 (2011))中提出的用于测量拓扑荷数的方法,即对涡旋光束在焦点处的光强进行傅里叶变换得到其空间频谱,空间频谱图上的暗环数目就等于涡旋光束的拓扑荷数。但这些方法都是针对完全相干涡旋光束的拓扑荷数的测量,而涡旋光束在实际应用中并不全是完全相干的,并且部分相干的涡旋光束在激光加工、光镊、自由空间光通信等方面具有其独特的优势,在近些年得到了更为广泛的关注和研究。文献(F.Wang, Y. Cai, and 0. Korotkova, “Partially coherent standardand elegant Laguerre~Gaussian beams of all orders, ” Opt. Express 17, 22366(2009))对部分相干光束通常以交叉光谱密度进行了表征。在柱坐标空间中,部分相干拉盖尔-高斯光束的交叉光谱密度可以由式(I)表示为权利要求1.,其特征在于被测光束经成像凸透镜后,再通过分光镜分为透射光束和反射光束,将两个单光子计数器的扫描光纤探头分别置于透射光束和反射光束光斑的中心;固定其中一个单光子计数器光纤探头的位置,调节另一个单光子计数器的光纤探头位置进行逐点扫描测量,记录各测量位置点上两束光的关联函数值?p,依据部分相干拉盖尔-高斯光束的四阶关联函数2.根据权利要求I所述的,其特征在于所述的逐点扫描测量步骤为先分别得到两束光关联程度的最大值和最小值,再在最大值和最小值所对应的单光子计数器光纤探头的位置之间,移动单光子计数器的探头位置进行逐点扫描测量。全文摘要本专利技术公开了。被测光束经成像凸透镜,再通过分光镜分为透射光束和反射光束,将两个单光子计数器的扫描光纤探头分别置于透射光束和反射光束的中心;固定其中一个单光子计数器光纤探头的位置,调节另一个单光子计数器的光纤探头位置进行逐点扫描测量,记录各测量位置点上两束光的关联函数值,依据部分相干拉盖尔-高斯光束的四阶关联函数的关系,经计算机处理,输出四阶关联函数的空间分布图像,由图像上的暗环个数得到被测光束的拓扑荷数。本专利技术基于四阶关联函数,提供了一种测量部分相干涡旋光束拓扑荷数的新方法,采用的测量装置光路简单易实现,测量方法简便,数据处理方便,结果可靠。文档编号G01J9/00GK102944312SQ20121048155公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日专利技术者赵承良, 董元, 刘琳, 王飞, 蔡阳健 申请人:苏州大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量部分相干涡旋光束拓扑荷数的方法,其特征在于:被测光束经成像凸透镜后,再通过分光镜分为透射光束和反射光束,将两个单光子计数器的扫描光纤探头分别置于透射光束和反射光束光斑的中心;固定其中一个单光子计数器光纤探头的位置,调节另一个单光子计数器的光纤探头位置进行逐点扫描测量,记录各测量位置点上两束光的关联函数值????????????????????????????????????????????????,依据部分相干拉盖尔?高斯光束的四阶关联函数,其中,为部分相干光束的复自相干度,I为测量点的光强,z为部分相干涡旋光束的传输距离;经计算机处理,得到四阶关联函数值的空间分布图,依据所述空间分布图中的暗环个数得到被测光束的拓扑荷数。161229dest_path_image001.jpg,68661dest_path_image003.jpg,715674dest_path_image004.jpg,72837dest_path_image001.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:赵承良董元刘琳王飞蔡阳健
申请(专利权)人:苏州大学
类型:发明
国别省市:

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