申请/专利权人：中国计量大学

申请日：2024-03-28

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN118244502A

主分类号：G02B27/28

分类号：G02B27/28;G02B27/09

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.25#公开

摘要：本发明公开了一种产生部分相干不可分离态PCNSS光束的方法。首先设计并构造一个扭曲相位与偏振进行耦合形成不可分离态的部分相干扭曲光束表达式，利用激光器产生的线偏光输入到Sagnac干涉回路中与空间光调制器SLM相互作用，通过对SLM上全息图的控制让OAM与偏振自由度相互耦合，产生矢量涡旋光束；再将SLM上的涡旋光束全息图换为动态的扭曲光束全息图便可获得径向偏振的PCNSS光束；再添加两个半波片并让两者相差45度角，调制输出光束的偏振以获得另一个不同偏振的光束，即角向偏振PCNSS光束。本发明所提供的部分相干不可分离态光束可应用于光学探测、抗干扰成像以及光场调控等领域。本装置只有一个激光器和一个空间光调制器，光路搭建简单易操作。

主权项：1.实现本发明目的的技术方案是提供一种产生部分相干不可分离态PCNSS光束的方法，既将偏振自由度和相干性自由度进行耦合，并且让二者间产生了不可分离性，包括以下步骤：A.产生部分相干扭曲光束，其交叉谱密度函数为： 其中δ0为光束横向相干宽度，σ0是光斑宽度，r1＝x1,y2和r2＝x2,y2表示源平面直角坐标的两个空间位置，*表示共轭；μ为扭曲因子，且μ＝μ0·F，其中F为无量纲系数，且F＞1；系数μ0＝±13w2，w是宽度参数具有长度量纲；通过改变μ0的符号，可以控制扭曲因子μ的符号，当μ＞0时，合成光束具有正扭曲；当μ＜0时，光束具有负扭曲；通过调整F的值，可以控制扭曲因子的大小；circR表示感兴趣区域ROI是一个半径为R的圆形区域；方程1中的波束参数δ0和σ0定义为: 在上式中，c是漂移光束中心分布范围的半径，具有长度量纲；通过调整参数c,R,w,μ0和F，方程1描述的光束可以在横截面上具有可调谐的扭曲相位和可调的光强中心空洞；B.产生具有偏振结构的部分相干扭曲光束，该光束的OAM谱为： 这里Sl表示拓扑电荷为l的OAM模式的比例；方程4中的积分在柱坐标系中进行，空间点r≡ρ,θ,z；这里θ是方位角，θ＝tan-1yx；ρ是半径，且两个空间点r1和r2之间的差被限制在角度方向上，这意味着ρ1＝ρ2＝ρ和z1＝z2＝z；ρ的积分范围会受到ROI的限制，而通过OAM谱函数可以得到光束的角相干函数： 角相干函数WΔθ表示光束在角度方向上的相干性；在狄拉克符号下，部分相干扭曲光束的角向交叉谱密度函数为： 其中，角相干函数WΔθ被转换为狄拉克符号|μ，扭曲因子μ的符号表示相干函数中扭曲相位的方向；μ0表示扭曲相位为顺时针方向，而μ0表示扭曲相位为逆时针方向；构造矢量涡旋光分别如下：|TM＝|l0|R+|-l0|L7|TE＝|l0|R-|-l0|L8|R和|L分别表示右旋圆偏振态和左旋圆偏振态，|l0表示拓扑电荷为l0的OAM模式；矢量涡旋态，即|TM和|TE，相互正交；利用6-8构造出具有偏振结构的部分相干扭曲光束，其角向相干函数为：|±μ|R和|±μ|L；C.将所述具有偏振结构的部分相干扭曲光束转化为PCNSS光束；所述PCNSS光束的相干性自由度中扭曲因子μ是一个独立调控参数，扭曲相位的方向定义了两种正交的偏振状态，即|μ和|-μ；利用扭曲相位与偏振模式进行耦合，形成角向相干函数的不可分离态：|TMPCNSS＝|μ|R+|-μ|L9|TEPCNSS＝|μ|R-|-μ|L10上述光束的状态函数|TMPCNSS和|TEPCNSS相互正交，并且在偏振和相干性之间具有不可分离性；公式9和10是产生PCNSS光束的理论方法，通过该表达式可以导出PCNSS光束的交叉谱密度函数状态；D.产生以上PCNSS光束的实验步骤如下：利用激光器产生的线偏光输入到Sagnac干涉回路中与空间光调制器SLM相互作用；通过对SLM上设置涡旋光束全息图让入射光束的OAM模态与偏振模态相互耦合，产生矢量涡旋光束；再将SLM上的涡旋光束全息图换为扭曲因子为μ的部分相干扭曲光束全息图，此时便可在Sagnac干涉回路出射端口获得径向偏振的PCNSS光束，即|TMPCNSS；为了获得角向偏振PCNSS光束|TEPCNSS，可添加两个半波片并让两者相差45度角来调制输出光束的偏振。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国计量大学 一种部分相干不可分离态光束的产生方法

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