【CN110095881A】一种基于古伊相位的矢量涡旋光生成器件【专利】
矢量涡旋光束的表征及腔内生成技术
矢量涡旋光束的表征及腔内生成技术
付时尧;海澜;宋睿;高春清
【期刊名称】《量子电子学报》
【年(卷),期】2022(39)1
【摘要】矢量涡旋光束是一种新型的结构光场,具有螺旋相位和横截面各向异性偏振分布,在光镊、旋转体探测、光通信、高分辨率成像、量子信息等领域展现出广泛的应用前景。
随着研究的不断深入,对矢量涡旋光束的复杂光场模式分布要求越来越高,给矢量涡旋光束的生成技术带来了巨大的挑战。
此外,如何更加实用且有效地完备表征矢量涡旋光束的模场分布、模式特性亦是其应用的重要基础。
本研究团队长期从事包括矢量涡旋光束在内的结构光场调控及应用技术研究,提出了多种输出模式连续可调的矢量涡旋光束腔外、腔内生成技术。
介绍了近年来本课题组在矢量涡旋光束的表征和腔内生成方面的主要工作,包括矢量涡旋光束总角动量态的四参量表征法、激光谐振腔内横纵模调控技术等,并在此基础上报道了人眼安全波段全固态矢量涡旋光束激光器。
【总页数】10页(P110-119)
【作者】付时尧;海澜;宋睿;高春清
【作者单位】北京理工大学光电学院;信息光子技术工业和信息化部重点实验室;光电成像与系统教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O438
【相关文献】
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3.涡旋洛伦兹-高斯光束的远场矢量结构特征
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【CN109683339A】一种用于实现亮核涡旋光束的相位掩模板及光路系统【专利】
[0008]
[0009] 其中 ，m是相应亮核涡旋光束的拓扑荷值；N为旋转调控因子，控制着中心亮核大 小，其取值为大于m的整数，i为虚数单位；step(.)是阶跃函数， 为角向控制函数，求和变 量n与 相关，阶跃函数中 相当于减去了一个常数从而旋转了一下；circ(r)为一个环形 光阑的 透过率函数 ，用于避免入射光束对亮核涡旋光束 质量的 影响 ；Ep为平面波因子 相应 的电场场强。 [0010] 进一步的，上述环形光阑的透过率函数circ(r)的表达式为：
发明内容 [0004] 本发明的目的在于进一步拓宽涡旋光场模式，提出了一种亮核涡旋光束掩模板， 利用该掩模板可获得能够应用于微操纵领域的中心亮核涡旋光束。 [0005] 本发明利用计算全息原理，通过光束复振幅设计使涡旋光束局部进行旋转拓展， 从而在远场产生亮核涡旋光束；这种亮核涡旋光束可以任意控制亮核大小，且亮核具有低 角动量分布的特点，因而在微粒操纵领域具有重要的应用价值。 [0006] 为了实现上述目的，本发明给出的技术方案是： [0007] 一种用于实现亮核涡旋光束的相位掩模板，通过将其输入反射式空间光调制器来 产生亮核涡旋光束，该相位掩模板结合了一个经过局部旋转组合的螺旋相位因子与一个平 面波复振幅，其透过率函数表达式为：
其中 ，m是 相应亮核涡旋光束的 拓扑荷值 ；N为旋转调控因子 ，控制着中心亮核大小 ，其 取值为大于m的整数；step( .)是阶跃函数， 为角向控制函数，求和变量n与 相关；circ (r)为一个环形光阑的透过率函数，用于避免入射光束对亮核涡旋光束质量的影响；Ep为平 面波因子相应的电场场强。
2 .根据权利要求1所述的用于实现亮核涡旋光束的相位掩模板，其特征在于：环形光阑 的透过率函数circ(r)的表达式为：
一种涡旋光束生成系统、方法及相位调制组合装置[发明专利]
![一种涡旋光束生成系统、方法及相位调制组合装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7b1bcee8b52acfc788ebc9c0.png)
专利名称：一种涡旋光束生成系统、方法及相位调制组合装置专利类型：发明专利
发明人：徐家明,秦应雄,张兰天,段光前
申请号：CN202011436334.5
申请日：20201210
公开号：CN112505914A
公开日：
20210316
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种涡旋光束生成系统、方法及相位调制组合装置，本发明的相位调制组合装置包括两个反射式螺旋相位镜，两个反射式螺旋相位镜的相位分别设置为Aθ和‑Aθ，A为常数，用于控制所得涡旋光束的拓扑数的变化范围，θ为以反射式螺旋相位镜的圆心为原点的方位角，两个反射式螺旋相位镜设置在光路上，激光束经两个反射式螺旋相位镜依次反射后被附上设定拓扑数的螺旋相位因子，变为环形涡旋光束，通过旋转一个或两个反射式螺旋相位镜控制两个反射式螺旋相位镜的角度差，来调整所得涡旋光束的拓扑数。
本发明通过设计一对自旋方向相反的反射式螺旋相位镜，组合后通过旋转产生拓扑数可调的涡旋光束，适用于激光切割、焊接、打孔等多种激光加工。
申请人：武汉先河激光技术有限公司
地址：430200 湖北省武汉市江夏区经济开发区两湖大道玉龙岛花园12区502幢1单元102号国籍：CN
代理机构：北京汇泽知识产权代理有限公司
代理人：代婵
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一种可同时生成多路矢量涡旋光束的方法与装置[发明专利]
![一种可同时生成多路矢量涡旋光束的方法与装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/42fca7c6453610661fd9f4c2.png)
专利名称：一种可同时生成多路矢量涡旋光束的方法与装置专利类型：发明专利
发明人：高春清,付时尧,王彤璐
申请号：CN201710328806.7
申请日：20170511
公开号：CN107193129A
公开日：
20170922
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种可同时生成多路矢量涡旋光束的方法与装置。
本发明结构简单而稳定，只需通过给两个液晶空间光调制器加载不同的特殊设计的相位光栅，即可同时在不同的衍射级获得任意模式且模式可调的矢量涡旋光束。
另外，生成的矢量涡旋光束的模式，以及其所处的衍射级均由液晶空间光调制器调制所加载的相位光栅来控制，在生成不同的矢量涡旋光束阵列时无需调整任何硬件，具有很好的可操作性。
本发明使得同时生成多路矢量涡旋光束成为可能，相比现有技术具有较大的进步。
申请人：北京理工大学
地址：100081 北京市海淀区中关村南大街5号
国籍：CN
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【CN209296978U】用于产生矢量涡旋光的不对称耦合器及其光子集成芯片【专利】
代理人 王毓理 王锡麟 (51)Int .Cl .
G02B 6/24(2006 .01) G02B 6/26(2006 .01) ( ESM )同样的发明创造已同日申请发明专利
(10)授权公告号 CN 209296978 U (45)授权公告日 2019.08.23
( 54 )实用新型名称 用于产生矢量涡旋光的不对称耦合器及其
光子集成芯片 ( 57 )摘要
一种用于产生矢量涡旋光的不对称耦合器 及其光子集成芯片，包括：环形波导及单模波导， 其中单模波导为椭圆形。波导平均位于玻璃表面 以 下170μm ，该玻璃为 硼硅酸盐。本实 用新型 制 备得到的 芯片 ，能 够产生一阶以 及二阶 涡旋光 ， 转换效率可高 达74％ 。此外 ，涡旋光本身的高维 度及传输、产生以及操控于一体将大幅增加量子 态空间 ，从而潜在的可以通过片上操控超纠缠等 方式大幅提升量子计算能力。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910294248.6
(22)申请日 2019.04.12
(71)申请人 西安交通大学
地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号
(72)发明人 张沛 贾俊亮 胡马萍 夏晋
张科鹏 刘瑞丰
(74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任
公司 61200
代理人 徐文权
(51)Int.Cl.
G02B 27/28(2006.01)
G02F 1/01(2006.01)
(54)发明名称
一种基于古伊相位的矢量涡旋光生成器件
(57)摘要
本发明公开了一种基于古伊相位的矢量涡
旋光生成器件，包括两个非偏振透射层和两个偏
振透射层(2)；其中，一个非偏振透射层与对应的
一个偏振透射层(2)相互连接形成一个整体，两
个非偏振透射层和两个偏振透射层(2)分别相向
排列，且两个偏振透射层(2)位于内侧设置。
本发
明利用单一偏振的涡旋光，对其偏振基底进行调
制，由于生成的矢量涡旋光的模式只与入射光有
关，所以对于不同的入射光可以生成对应的不同
矢量光模式，入射光允许有径向结构，且改变入
射光时本发明保持不变。
权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 110095881 A 2019.08.06
C N 110095881
A
1.一种基于古伊相位的矢量涡旋光生成器件，其特征在于，包括两个非偏振透射层和两个偏振透射层(2)；其中，
一个非偏振透射层与对应的一个偏振透射层(2)相互连接形成一个整体，两个非偏振透射层和两个偏振透射层(2)分别相向排列，且两个偏振透射层(2)位于内侧设置。
2.根据权利要求1所述的一种基于古伊相位的矢量涡旋光生成器件，其特征在于，该器件对左旋圆偏振成分实现|l>至|-l>的翻转，|l>和|-l>分别表示拓扑荷为l和-l的涡旋光，涡旋光拓扑荷取任意整数；对右旋圆偏振成分无翻转作用。
3.根据权利要求1所述的一种基于古伊相位的矢量涡旋光生成器件，其特征在于，非偏振透射层选用平凸柱状透镜或菲涅尔相位片(1)。
4.根据权利要求3所述的一种基于古伊相位的矢量涡旋光生成器件，其特征在于，平凸柱状透镜或菲涅尔相位片(1)能够给入射光附加焦距为f的会聚作用，偏振透射层(2)的作用是对左旋圆偏振附加焦距为f的会聚作用，对右旋圆偏振附加焦距为-f的发散作用；运用
零距离放置时的透镜焦距合成公式可得每一侧的组合的总焦距为f L ＝f/2，f R ＝+∞。
5.根据权利要求4所述的一种基于古伊相位的矢量涡旋光生成器件，其特征在于，该器件能够生成单模矢量涡旋光，
其表达式为：
式中，|L>表示左旋圆偏振，|R>表示右旋圆偏振，γ为相对相位。
6.根据权利要求4所述的一种基于古伊相位的矢量涡旋光生成器件，其特征在于，两个偏振透射层(2)之间还设置有连接层(5)，且连接层(5)的长度为d＝nf，式中n为连接层材料的折射率。
权 利 要 求 书1/1页2CN 110095881 A。