同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统及方法

本发明涉及传统全息技术、偏光全息技术和特殊光场的产生领域，具体涉及一种基于同轴传统全息术生成标量涡旋光束记忆基于同轴偏光全息术生成标量涡旋光束的系统及方法。

背景技术：

1、目前已经有各种方法可以获得标量涡旋光束。早期的方法是使用模式转换法产生标量涡旋光束，但需要高阶的hermite-gaussian模式和复杂的光学系统。后来的研究发现，可以通过厚度或折射率的空间变化来实现相位调制，即使用具有螺旋相位延迟的螺旋相位板。然而，制造这种元件的技术要求高并且价格昂贵。随后，soskin提出了叉形光栅的概念，并且类似于叉形光栅和螺旋波带板的全息光学元件也可用于产生光学涡旋。不过，这些元件与螺旋相位板一样只能产生特定拓扑荷数的涡旋光束，由于本身的基础器件价格昂贵，在制备不同参数的器件时不可避免的造成了成本的累加。反之，数字设备如空间光调制器更具吸引力，可以自由操纵光场振幅和相位，从而产生具有螺旋相位的光束。近年来，超表面材料也成为热门的研究领域，同样可以用来设计产生具有螺旋相位的光束，但制造技术复杂、难度高和成本昂贵。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供了一种同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统及方法，解决现有的产生具有螺旋相位的光束的制造技术复杂、难度高及成本昂贵的问题。

2、为实现上述目的，发明人提供了一种同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，包括：

3、激光光源，所述激光光源用于产生激光；

4、偏振分束器，所述偏振分束器用于将激光光源产生的激光分为参考光及信号光；

5、参考光路，所述参考光路用于输送所述参考光；

6、信号光路，所述信号光路用于输送所述信号光；

7、所述信号光路上依次设有调节系统及第一光阑，所述调节系统设置在所述信号光路上，所述调节系统包括第一半波片、四分之一波片、第一偏振片、扇形狭缝及第一转向装置及第二转向装置，所述第一半波片、四分之一波片、第一偏振片、扇形狭缝依次设置，所述第一转向装置用于转动所述第一半波片，所述第二转向装置用于转动所述扇形狭缝；

8、所述参考光路上依次设有第一反射镜、贴合在第一反射镜上的圆形遮挡板、第二半波片及第二偏振片；

9、分光棱镜，所述分光棱镜用于将参考光路输送的参考光及信号光路输送的进行合聚；

10、第一透镜，所述第一透镜用于对分光棱镜合聚后的光束进行汇聚；

11、全息记录材料，所述全息记录材料设置在第一透镜的焦点位置，所述全息记录材料用于对第一透镜汇聚的光束进行干涉及记录。

12、在一些实施例中，还包括扩束系统，所述扩束系统设置在所述激光光源与所述偏振分束器之间。

13、在一些实施例中，所述扩束系统包括空间滤波器及第二透镜。

14、在一些实施例中，所述扇形狭缝的开口角为0°-5°。

15、在一些实施例中，所述全息记录材料采用偏振敏感材料pq/pmma。

16、在一些实施例中，还包括图像采集单元；

17、所述图像采集单元用于对全息记录材料再现的标量涡旋光束的图像进行捕捉，所述图像采集单元包括第三透镜及相机。

18、在一些实施例中，所述图像采集单元还包括第二光阑，所述第二光阑设置在第三透镜及相机之间。

19、在一些实施例中，所述扇形狭缝由镀膜铝合金制成。

20、还提供了另一个技术方案，一种同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成方法，应用于上述所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，包括以下步骤：

21、激光光源产生激光；

22、偏振分束器将激光光源产生的激光分束为参考光及信号光；

23、参考光路将参考光输送至分光棱镜；

24、信号光路将信号光输送至分光棱镜；

25、第一反射镜上圆形遮挡板将参考光路上的参考光遮挡形成环形参考光；

26、调节系统通过第一转向装置及第二转向装置调节第一半波片及扇形狭缝之间的转速比并配合四分之一波片及第一偏振片调节信号光的相位及偏振态进行调控；

27、第一光阑对调节系统调节后的信号光进行限制；

28、通过分光棱镜对入射的参考光及信号光进行合束；

29、通过第一透镜对合束后的光束进行汇聚后送入全息记录材料进行干涉记录。

30、在一些实施例中，还包括以下步骤：

31、通过图像采集单元对全息记录材料再现的标量涡旋光束的图像进行捕捉。

32、区别于现有技术，上述技术方案，通过激光光源产生光源，偏振分束器将激光光源产生的激光分束为信号光及参考光，通过信号光路进行传输信号光，通过参考光进行传输参考光；通过信号光路上的调节系统对信号光的相位及偏振态进行调节后，通过第一光阑送入分光棱镜，通过参考光路上的第一反射镜上的圆形遮挡板对参考光进行遮挡后形成环形参考光送入分光棱镜，分光棱镜将送入的信号光及参考光进行合束，而通过圆形遮挡板的遮挡使得合束后的光束中参考光处于外圈，而通过第一光阑的限制使得合束后的光束中信号光处于内圈；合束后的光束在通过第一透镜汇聚后在全息记录材料干涉并记录，进而生成同轴传统的标量涡旋光束或偏光全息术的标量涡旋光束。而所采用的元件简单、成本低，生成同轴传统的标量涡旋光束或偏光全息术的标量涡旋光束的制造工艺简单，解决现有的方法中存在的加工过程复杂及制备成本高的问题。

33、上述
技术实现要素：
相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

技术特征：

1.一种同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，还包括扩束系统，所述扩束系统设置在所述激光光源与所述偏振分束器之间。

3.根据权利要求2所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，所述扩束系统包括空间滤波器及第二透镜。

4.根据权利要求1所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，所述扇形狭缝的开口角为0°-5°。

5.根据权利要求1所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，所述全息记录材料采用偏振敏感材料pq/pmma。

6.根据权利要求1所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，还包括图像采集单元；

7.根据权利要求6所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，所述图像采集单元还包括第二光阑，所述第二光阑设置在第三透镜及相机之间。

8.根据权利要求1所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，所述扇形狭缝由镀膜铝合金制成。

9.一种同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成方法，应用于上述权利要求1-8任意一项所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成方法，其特征在于，还包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种同轴传统或偏光全息术的标量涡旋光束生成系统及方法，系统包括：激光光源；偏振分束器，用于将激光光源产生的激光分为参考光及信号光；信号光路上依次设有调节系统及第一光阑，所述调节系统包括第一半波片、四分之一波片、第一偏振片、扇形狭缝及第一转向装置及第二转向装置；参考光路上依次设有第一反射镜、贴合在第一反射镜上的圆形遮挡板、第二半波片及第二偏振片；分光棱镜；第一透镜，用于对分光棱镜合聚后的光束进行汇聚；全息记录材料，设置在第一透镜的焦点位置，用于对第一透镜汇聚的光束进行干涉及记录。而所采用的元件简单、成本低，生成同轴传统的标量涡旋光束或偏光全息术的标量涡旋光束的制造工艺简单。

技术研发人员：郑淑君,谭小地,林枭
受保护的技术使用者：福建师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15