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如何用动态双缝干涉法来测量光束轨道角动量OAM?

导读: 武汉光电国家实验室光电子器件与集成功能实验室张新亮教授课题组提出了一种动态双缝干涉法来测量光束的OAM。

  轨道角动量(OAM)光束已经被广泛应用于各个领域,但如何测量OAM光束的模式是光学系统一个重要的基本功能。现报道的测量方法有平面波干涉法,自零差探测法,笛卡尔-对数极坐标转换法,以及各种孔径和狭缝衍射法等。在我们先前的工作,提出了利用双阵列缝装置同时测量OAM和偏振方向,该模型很依赖于干涉条纹的分辨率,仍然难测量大的OAM光束。此外,已经报道的工作需要人工识别图样来判断OAM的大小,难以直接交给数字系统识别或者实现方法复杂,成本高。

  武汉光电国家实验室光电子器件与集成功能实验室张新亮教授课题组提出了一种动态双缝干涉法来测量光束的OAM。该装置由一个带有一对角双缝的不透光挡屏组成,可以看做是杨氏双孔干涉。当OAM光束正入射到该装置时,远场图案跟两个孔中的相位差相关。中心强度被一个光电二极管转换成电压,以方便交给数字系统处理。扫描两个狭缝的角度,输出强度会明暗变化。利用这个特征,我们可以测量OAM。这个方案非常简单,成本低。此外,他们测量可以很大的OAM,因为这个方案是连续扫描。该方案还有大的中心偏移容忍误差和模式不纯容忍误差。

  2014年10月15日,美国光学学会(OSA)旗下期刊《光学快报》(OpticsLetters)上在线刊发了该研究成果。该研究成果获得了国家973研究计划(GrantNo.2011CB301704)、教育部新世纪优秀人才支持计划(GrantNo.NCET-11-0168)、全国百优博士论文基金(GrandNo.201139)和国家自然科学基金(GrantNo.11174096)的支持。

  图:双缝干涉原理示意图

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