涡旋光的干涉测量方法与系统

摘要

本发明公开了涡旋光的干涉测量方法与系统，包括：涡旋光产生单元、控制单元、涡旋光调制单元、共轭涡旋光干涉单元和图像采集单元。涡旋光产生单元用于产生涡旋光束；控制单元用于改变涡旋光的传播光路；涡旋光调制单元用于对涡旋光束的拓扑荷进行调制；共轭涡旋光干涉单元用于将一束涡旋光分成两束，并将其中一束涡旋光转化为另一束的共轭涡旋光，然后对两束光进行干涉；图像采集单元用于对两束共轭涡旋光的干涉强度图进行采集，通过对采集数据进行分析从而可以获得涡旋光拓扑荷的阶数和符号。本发明利用改进的M‐Z干涉仪和携带有涡旋相位板VPP的方形环路装置提出了一种简单的没有器件引入干涉影响的整数和半整数拓扑荷干涉测量系统。

主权项

涡旋光的干涉测量系统，其特征在于，包括涡旋光产生单元、控制单元、涡旋光调制单元、共轭涡旋光干涉单元和图像采集单元，其中：所述涡旋光产生单元用于产生涡旋光束；所述涡旋光产生单元包括泵浦光源LD、光束扩展器BE、电脑控制的空间光调制器SLM和第一全反射镜M1；所述控制单元用于改变涡旋光束的传播光路，当控制信号置位时，涡旋光束被反射传输；当控制信号复位时，涡旋光束被透射传输；所述涡旋光调制单元用于对涡旋光束的拓扑荷进行调制；所述涡旋光调制单元包括第二全反射镜M2、第三全反射镜M3、第四全反射镜M4、第一透镜L1、第二透镜L2和涡旋相位板VPP；所述共轭涡旋光干涉单元用于将一束涡旋光分成两束涡旋光，并将其中一束涡旋光转化为另一束的共轭涡旋光，然后对两束光进行干涉；所述共轭涡旋光干涉单元包括第一分束器BS1、第二分束器BS2、第五全反射镜M5、第六全反射镜M6、第七全反射镜M7、第八全反射镜M8和第九全反射镜M9；所述图像采集单元用于对两束共轭涡旋光的干涉强度图进行采集，并对电脑控制的电荷耦合装置CCD两次采集的干涉强度图进行对比，从而获得涡旋光的整数和半整数拓扑荷，其中拓扑荷包括阶数和符号；所述图像采集单元包括第三透镜L3和电脑控制的电荷耦合装置CCD；所述泵浦光源LD产生激光脉冲，激光脉冲经光束扩展器BE聚焦和扩束后照射到所述电脑控制的空间光调制器SLM上并产生涡旋光束，所述涡旋光束经第一全反射镜M1改变传播方向后进入到所述控制单元；当所述控制单元的控制信号置位时，涡旋光经第一全反射镜M1和控制单元反射后进入共轭涡旋光干涉单元的第一分束器BS1，所述第一分束器BS1将涡旋光束分成两束，其中一束涡旋光依次经过第一分束器BS1、第七全反射镜M7、第八全反射镜M8和第九全反射镜M9的反射后到达第二分束器BS2；另一束涡旋光依次经过第五全反射镜M5、第六全反射镜M6和第二分束器BS2反射后符号变为相反，跟上一束涡旋光同时到达第二分束器BS2，并在此处发生干涉，所述干涉光进入图像采集单元，在所述图像采集单元中根据干涉强度构成的花瓣形状干涉强度图中花瓣的计数就可以获得涡旋光的整数和半整数拓扑荷的阶数；当控制单元的控制信号复位时，透射过控制单元的涡旋光束经第二全反射镜M2与第三全反射镜M3反射后进入到所述涡旋光调制单元的第一透镜L1，经过第一透镜L1对涡旋光尺寸进行控制后的涡旋光再经过第四全反射镜M4改变光路，改变光路的涡旋光经过涡旋相位板VPP，其拓扑荷增加1阶，然后经第二透镜L2对涡旋光尺寸进行控制，最后又经控制单元透射进入共轭涡旋光干涉单元，然后光路重复上述进入共轭涡旋光干涉单元的光路路线。