1.一种基于双光子关联的相干涡旋拓扑荷的测量法,其特征在于,包括如下步骤:(1)非相干纠缠光子对经分束器2被拆分成两个光子,并分别进入所述分束器2的透射光路s和反射光路i;进入所述分束器2透射光路s的光子被称为s光子,进入所述分束器2透射光路i的光子被称为i光子;
(2)所述s光子经第一带通滤波器3后进入第一空间光调制器4;分束器2与第一空间光调制器4之间的距离为q1;所述第一空间光调制器4与第一计算机5相连接,并在第一计算机
5的控制下使得从其出射的s光子获得拓扑荷为m的涡旋相位;
(3)所述i光子经第二带通滤波器6后进入第二空间光调制器7;分束器2与第一空间光调制器4之间的距离为q2,且q1>q2;所述第二空间光调制器7与第二计算机8相连接,并在第二计算机8的控制下使得从其出射的i光子获得特定的振幅和相位;
(4)从所述第一空间光调制器4出射的s光子经第一透镜9耦合进入第一单模光纤10被第一雪崩光电二极管11接收;z1是第一空间光调制器4到第一透镜9的距离,且满足q2-q1=z1;
(5)从所述第二空间光调制器7出射的i光子经第二透镜12耦合进入第二单模光纤13被第二雪崩光电二极管14接收;
(6)所述第一雪崩光电二极管11和第二雪崩光电二极管14的输出信号进入关联计数器
15,并被第三计算机16记录下来;
(7)利用第二计算机8改变第二空间光调制器7的透射函数的系数l,并记录下关联计数器15的输出值;关联计数器15获得最大输出信号时,第二空间光调制器7所取的透射系数l即是s光子的涡旋拓扑荷值m。
2.根据权利要求1所述的一种基于双光子关联的相干涡旋拓扑荷的测量法,其特征在于,所述非相干纠缠光子对由双模关联激光器产生,其波函数为:ψin(x1,y1;x2,y2)=G0exp[-2(x12+y12)/σs2]δ(x1-x2)δ(y1-y2)其中G0为常数,x1,y1是其中一个纠缠光子的横向坐标,x2,y2是另一纠缠光子的横向坐标,σs代表激光器输出光束的光斑半径。
3.根据权利要求1所述的一种基于双光子关联的相干涡旋拓扑荷的测量法,其特征在于,所述第二空间光调制器7的透射函数为:其中l是所述第二空间光调制器7的透射系数,j是虚数单位,p是非负整数,vx是透射函数横向坐标的x分量,vy是透射函数横向坐标的y分量,λ是所述非相干纠缠光子对的波长,Ha()表示厄米多项式,其中下表a表示阶数。
4.根据权利要求1所述的一种基于双光子关联的相干涡旋拓扑荷的测量法,其特征在于,所述关联计数器15的输出值为i光子与s光子的一阶关联信号:其中n和p是非负整数,δ()是狄拉克函数,l是第二空间光调制器7的透射系数,m是s光子的涡旋拓扑荷值。