光束軌道角動量產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，其用于對至少一束光產(chǎn)生相對應(yīng)的角動量。光束軌道角動量產(chǎn)生裝置包括第一透鏡、第二透鏡、硅基液晶、第三透鏡及第四透鏡。第一透鏡與第二透鏡組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)將至少一束光進(jìn)行擴(kuò)大。硅基液晶上分成多個區(qū)且分區(qū)數(shù)量與光束數(shù)量相對應(yīng)，硅基液晶使所擴(kuò)大光束產(chǎn)生與分區(qū)數(shù)相對應(yīng)的軌道角動量。第三透鏡與第四透鏡組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)將產(chǎn)生軌道角動量的光束射出。該光束軌道角動量產(chǎn)生裝置通過對一個硅基液晶進(jìn)行分區(qū)，將多個光束分別入射到硅基液晶的各區(qū)，硅基液晶的分區(qū)數(shù)量與多光束的光束數(shù)量相等，每個區(qū)的相位為不同級次的螺旋相位，從而實(shí)現(xiàn)多個光束、不同級次螺旋相位的產(chǎn)生，有效減少硅基液晶的數(shù)量。
【專利說明】光束軌道角動量產(chǎn)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種光束軌道角動量產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，光束的軌道角動量在高密度信息存儲和傳輸領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值，光束的軌道角動量是指光束具有與角向位相分布相關(guān)的角動量，其相位為螺旋形相位結(jié)構(gòu)，一般采用一個娃基液晶(Liquid Crystal On Silicon, LC0S)對一束光進(jìn)行螺旋相位的產(chǎn)生。
[0003]然而，在實(shí)際應(yīng)用中使多束光產(chǎn)生不同的螺旋相位時，需要對每一光束對應(yīng)采用一個娃基液晶以使每束光產(chǎn)生對應(yīng)的光軌道角動量，從而導(dǎo)致成本較高，同時光路也相對復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種成本較低、光路簡單的光束軌道角動量產(chǎn)生裝置。
[0005]一種光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，其用于對至少一束光產(chǎn)生相對應(yīng)的角動量。所述光束角動量產(chǎn)生裝置包括一個第一透鏡、一個第二透鏡、一個硅基液晶、一個第三透鏡及一個第四透鏡。所述第一透鏡與所述第二透鏡組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)將所述至少一束光進(jìn)行擴(kuò)大。所述硅基液晶上分成多個區(qū)且分區(qū)的數(shù)量與所述光束的數(shù)量相對應(yīng)，所述硅基液晶使所擴(kuò)大的光束產(chǎn)生與分區(qū)數(shù)相對應(yīng)的軌道角動量。所述第三透鏡與所述第四透鏡組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)將產(chǎn)生軌道角動量的光束射出。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的光束軌道角動量產(chǎn)生裝置通過對一個硅基液晶進(jìn)行分區(qū)，將多個光束分別入射到硅基液晶的各個區(qū)，硅基液晶的分區(qū)數(shù)量與多光束的光束數(shù)量相等，每個區(qū)的相位為不同級次的螺旋相位，從而實(shí)現(xiàn)多個光束、不同級次螺旋相位的產(chǎn)生，可有效減少硅基液晶的使用數(shù)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的光束角動量產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是圖1中的光纖組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3是圖1中的硅基液晶分區(qū)的相位圖。
[0010]主要元件符號說明
[0011]光束軌道角動量產(chǎn)生裝置100
[0012]光纖組合110
[0013]第一透鏡120
[0014]半波片130
[0015]第二透鏡140
[0016]娃基液晶150[0017]第三透鏡160
[0018]第四透鏡180
[0019]光纖112、114、116、118、190
[0020]如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0021]請參閱圖1，本實(shí)施方式提供的一種光束軌道角動量產(chǎn)生裝置100用于對至少一束光產(chǎn)生相對應(yīng)的角動量。本實(shí)施方式中，光束由一個光纖組合110產(chǎn)生。所述光束軌道角動量產(chǎn)生裝置100包括一個第一透鏡120、一個第二透鏡140、一個硅基液晶150、一個第三透鏡160及一個第四透鏡180。第一透鏡120與第二透鏡140依次設(shè)置組合成一個望遠(yuǎn)系統(tǒng)，第三透鏡160與第四透鏡180依次組合成一個透鏡系統(tǒng)。娃基液晶150位于第二透鏡140與第三透鏡160之間。
[0022]請結(jié)合圖2，本實(shí)施方式中，光纖組合110包括四根光纖，分別為光纖112、光纖114、光纖116及光纖118。光纖112、114、116、118排列的形狀如圖2所示的正方形。
[0023]在硅基液晶150上進(jìn)行分區(qū)以使每個區(qū)的相位為不同級次的螺旋相位，硅基液晶的各個區(qū)由不同灰度圖驅(qū)動以使光纖組合110發(fā)出的光產(chǎn)生不同級次的軌道角動量。硅基液晶150的各個區(qū)之間的級次相互獨(dú)立，為了后面在解復(fù)用時方便光束分開，各區(qū)之間的級次一般不相等。硅基液晶150的分區(qū)數(shù)量與光纖組合110的光纖的數(shù)量相對應(yīng)，可以理解，硅基液晶150所產(chǎn)生的角動量的數(shù)量與分區(qū)的數(shù)量相對應(yīng)。本實(shí)施方式中，將硅基液晶150分為四個區(qū)，產(chǎn)生四個不同的軌道角動量。硅基液晶150的分區(qū)形狀與光纖組合110的形狀相匹配，以使光纖組合Iio發(fā)出的各個光斑的中心均分別與娃基液晶150的各個區(qū)的中心重合。`
[0024]請一并參閱圖3，本實(shí)施方式中，硅基液晶150的四個區(qū)中左上角區(qū)、右上角區(qū)、左下角區(qū)、右下角區(qū)的相位分別為-3、_4、+8、+16，不同數(shù)字代表產(chǎn)生不同級次的螺旋相位光束，正數(shù)表示相位塊逆時針方向由深到淺(相位減小)，負(fù)數(shù)則相反，表示相位塊逆時針方向由淺到深(相位增加)。通過控制硅基液晶的相位分布圖，可改變軌道角動量的態(tài)，從而改變軌道角動量的量子態(tài)。
[0025]四根光纖112、114、116、118產(chǎn)生的光經(jīng)過第一透鏡120和第二透鏡140組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)擴(kuò)大，光束被擴(kuò)大的倍數(shù)為娃基液晶150有效區(qū)域的面積與光纖組合110的有效面積之比。擴(kuò)大后的光束入射至硅基液晶150中的四個不同的區(qū)產(chǎn)生四個具有不同的軌道角動量的光束，再經(jīng)第三透鏡160與第四透鏡180組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)射出。本實(shí)施方式中，經(jīng)第三透鏡160與第四透鏡180組合的望遠(yuǎn)系統(tǒng)射出的光耦合至光纖190。
[0026]由于娃基液晶150是偏振相關(guān)的器件,為了提聞娃基液晶150的衍射效率，光束軌道角動量產(chǎn)生裝置100還包括一個半波片130，所述半波片130設(shè)置在第一透鏡120與第二透鏡140之間用以調(diào)整線偏振光的偏振方向。
[0027]本發(fā)明提供的光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，通過將一個硅基液晶150進(jìn)行分區(qū)，將光纖組合中的多束光入射到硅基液晶150的各個區(qū)，硅基液晶150的分區(qū)數(shù)量與多光束的光束數(shù)量相等，每個區(qū)的相位為不同級次的螺旋相位，從而實(shí)現(xiàn)多個光束、不同級次螺旋相位的產(chǎn)生，可有效減少硅基液晶150的使用數(shù)量，成本較低且光路簡單。[0028]可以理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做出其他各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，其用于對至少一束光產(chǎn)生相對應(yīng)的角動量，所述光束角動量產(chǎn)生裝置包括一個第一透鏡、一個第二透鏡、一個硅基液晶、一個第三透鏡及一個第四透鏡，所述第一透鏡與所述第二透鏡組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)將所述至少一束光進(jìn)行擴(kuò)大，所述硅基液晶上分成多個區(qū)且分區(qū)的數(shù)量與所述光束的數(shù)量相對應(yīng)，所述硅基液晶使所擴(kuò)大的光束產(chǎn)生與分區(qū)數(shù)相對應(yīng)的軌道角動量，所述第三透鏡與所述第四透鏡組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)將產(chǎn)生軌道角動量的光束射出。
2.如權(quán)利要求1所述的光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述硅基液晶上每個區(qū)的相位為不同級次的螺旋相位。
3.如權(quán)利要求1所述的光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述光束軌道角動量產(chǎn)生裝置還包括一個半波片用以調(diào)整光束的偏振方向。
4.如權(quán)利要求1所述的光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述至少一光束由一個光纖組合產(chǎn)生，經(jīng)過第一透鏡和第二透鏡擴(kuò)大光束的倍數(shù)為所述硅基液晶有效區(qū)域的面積與所述光纖組合有效面積之比。
5.如權(quán)利要求4所述的光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述硅基液晶分區(qū)的區(qū)域形狀與所述光纖組合的形狀相匹配，以使光纖組合發(fā)出的各個光斑的中心均分別與所述硅基液晶的各個區(qū)的中心重合。
6.如權(quán)利要求1所述的光束軌道角動量產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述光束軌道角動量產(chǎn)生裝置還包括一個光纖，所述第三透鏡與所述第四透鏡組合的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)射出的光束耦合至所述光纖。
【文檔編號】G02F1/13GK103487956SQ201310424118
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】邱英, 尤全, 謝德權(quán), 李淼峰, 劉子晨 申請人:武漢郵電科學(xué)研究院