基于相位型空間光調(diào)制的渦旋光參數(shù)研究

崔瑞婷，張凌岳

（1.北京信息科技大學(xué)，北京 100192；2.大恒新紀(jì)元科技股份有限公司光電研究所，北京 100085）

1 引言

渦旋光束是一種具有自旋角動量和特殊軌道角動量的特別光場。光束參數(shù)會影響波前奇異性的有無。1992年，Allen 等指出渦旋光束的表達(dá)式含有相位因子其中1稱為拓?fù)浜蓴?shù)。20世紀(jì)末，隨科學(xué)研究的進(jìn)展，有關(guān)渦旋光的專題論文和文章才大量的發(fā)布。渦旋光束因其有獨特的相位和光強(qiáng)分布及具有較大的軌道角動量，在光學(xué)微操縱、自由空間光通信、量子信息論和光控光開關(guān)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。目前產(chǎn)生渦旋光束的主流方法有螺旋相位板法、計算全息法和空間光調(diào)制法?？臻g光調(diào)制法是利用反射式純相位型產(chǎn)生渦旋光束的方法。此方法具有動態(tài)、實時、響應(yīng)時間快、高的控制精度的優(yōu)點。

本文采用的是純反射式空間光調(diào)制器（LCSLM）產(chǎn)生不同拓?fù)浜蓴?shù)的渦旋光束，量化分析了拓?fù)浜蓴?shù)與空心光束直徑的關(guān)系。

2 理論分析

3 實驗原理和裝置

圖1 系統(tǒng)光路圖

具體的實驗光路如圖3所示，激光器經(jīng)過擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡調(diào)整為平行光。再經(jīng)偏振片成為線偏振光照進(jìn)SLM，經(jīng)相位調(diào)制后得到渦旋光束，經(jīng)SLM 反射在CMOS 形成渦旋光的截面圖像。光路基本不變，將載入位錯光柵也可得到但呈像位置有所不同，分布在光軸的兩側(cè)。

4 模擬與實驗結(jié)果

利用matlab 軟件編程，繪制出不同拓?fù)浜蓴?shù)的渦旋光相位板，如圖2所示。系統(tǒng)中的平行光經(jīng)過此相位板調(diào)制的結(jié)果如圖3所示。中心呈現(xiàn)中空現(xiàn)象，測量暗核的直徑，可得到其與拓?fù)浜蓴?shù)的曲線關(guān)系，如圖4所示。

圖2 用于產(chǎn)生不同拓?fù)浜芍倒鈱W(xué)渦旋的相息圖

圖3 由2.1相位板產(chǎn)生的渦旋光圖像

圖4 光學(xué)渦旋的拓?fù)浜芍蹬c暗核直徑大小的關(guān)系

5 結(jié)束語

采用相位版和叉形光柵兩種相位版調(diào)制，通過純反射式空間光相位調(diào)制器分別產(chǎn)生了渦旋光束，與已知渦旋光波前相符。并得出拓?fù)浜蓴?shù)與暗核直徑關(guān)系，與理論一致。