涡旋光束拓扑荷值的柱面镜测量方法研究.PDF

涡旋光束拓扑荷值的柱面镜测量方法研究 河南科技大学 王希瑞 ，朱鹏强 （1．河南科技大学 物理工程学院， 河南 洛阳 471023） （《激光杂志》，2016,37(5):26-28,2016年5 月发表） 指导教师 ：李新忠 副教授 中文摘要：提出了一种利用柱面镜测量涡旋光束拓扑荷值的方法。首先，基于空间光调制器、利用计算全息法生成了拉 盖尔-高斯 （LG）涡旋光束；然后利用柱面镜对径向指数p 1,2，角向指数l 1～5的LG涡旋光束进行光束变换，实验结果 表明：当涡旋光束通过柱面镜后，其中心暗核将发生劈裂，劈裂后的暗核数与涡旋光束的拓扑荷数值相等，以此实现拓扑荷 值的测量。此外，为进一步验证该方法的准确性，利用涡旋光束与平面波干涉测量方法进行了对比分析；结果表明：基于柱 面镜的涡旋光束拓扑荷值测量方法可有效测量LG涡旋光束的拓扑荷值；并且具有测试系统简单、光路调节简便的优点。 英文摘要：A method was proposed to determine the topological charge of the vortex beam using a cylindrical lens. First, an Laguerre Gaussian (LG) vortex beam wasproducedusing a spatial light modulator based on computer-generated holograms(CGH).A cylindrical lenswasused to transform the LG vortex beams with indexes ofp 1,2 and l 1~5,respectively.The experimental results show that when the vortex beam propagates through a cylindrical lens, the center of dark nucleus separated, and the topological charge is equal to the number ofthe dark nucleus.In order to verify the efficiency ofthismethod,the LG vortex beam interferes with the plane wave which used to determine the TC of the LG beam. The results show that the topological charge value of LG vortex beam canbeeffectivelymeasuredby acylindricalmirror. 关键词：涡旋光束；空间光调制器；柱面镜；拓扑荷值 一、引言 [1-3] 涡旋光束是一类波前相位围绕光场中心呈螺旋变化 ，与平面波、球面波波前不同的特殊空间结构光 [1] 场。该光束的特点主要体现在其中心点与任意一点均在等相位线上，因而涡旋中心处形成相位奇点 ，光 场呈现中空的强度分布。涡旋光束的螺旋相位结构，使光子在传输过程中同时围绕中心轴发生旋转，即具 1996- 2013 作者简介：王希瑞 （ ）、男，河南省睢县，光电信息科学与工程， 级，主要从事空间光调控方面的研究。 l 有轨道角动量(每个涡旋光子具有 的轨道角动量)。涡旋光束的拓扑结构对其光场特性以及传输动力学行 [4-7] 为有决定性作用，因