1.一种矢量光场模间相位旋转角度随距离可调系统,其特征在于:包括从左至右依次设置的高斯光源(A)、扩束装置(B)、对角线方向线偏振光生成器(C)、任意结构矢量光束的产生系统(D)以及检测装置(E),所述扩束装置(B)包括焦距为20mm的第一透镜(1)、焦距为
200mm的第二透镜(2),所述对角线方向线偏振光生成器(C)包括二分之一波片,所述产生系统(D)包括沃拉斯顿棱镜(3)、用于改变光束偏振状态的四分之一波片(4)、焦距为150mm的第三透镜(5)、焦距为150mm的第四透镜(6)、数字调控光场参数的数字微镜器件DMD(7),所述检测装置(E)包括检偏器(8)及CCD接收装置(9);
所述产生系统(D)所生成的圆艾里涡旋矢量光束表示为:
其中, 为权重因子,(r,φ)为柱坐标参数, 和 为
左、右旋圆偏振基失,另外, 为两个偏振基失之间存在的相位差,与 作为两正交空间模式基失,分别为携带 轨道角动量的
圆艾里涡旋光束,为普朗克常量;
所述圆艾里涡旋光束可表示为:
其中Ai()表示艾里函数;r是半径,r0是光束主环半径;a是截止因子;ω是束腰半径;m是拓扑荷;v是初始发射角参量;
通过选取两空间模式 与 中不同的拓扑荷m1、m2,能够实现所获光束模间相位角度旋转可调控的操作,具体关系为:
通过所述数字微镜器件DMD(7)可实现对目标光束的拓扑荷参数进行数字调控,从而实现基于拓扑荷调制的矢量光场模间相位旋转角度随传输距离灵活调控。
2.根据权利要求1所述的一种矢量光场模间相位旋转角度随距离可调系统,其特征在于:在不移动任何光学元器件的前提下,圆艾里涡旋光场可通过所述数字微镜器件DMD(7),通过计算机对目标光场进行数字化二进制编码,产生满足需求的任一圆艾里涡旋矢量光束。
3.根据权利要求2所述的一种矢量光场模间相位旋转角度随距离可调系统,其特征在于:通过调节所述检偏器(8)的角度分别为0°、45°、90°以及135°,再利用所述CCD接收装置(9)记录对应的光强,即可获得斯托克斯参量S1和S2,具体关系为:S1=Ih‑Iv,S2=Id‑Ia。
4.根据权利要求3所述的一种矢量光场模间相位旋转角度随距离可调系统,其特征在于:利用所获得的斯托克斯参量S1和S2,可重构矢量光场模间相位分布,从而实现所获光束模间相位角度随光束的传输发生旋转的观察,具体关系为:φ=arctan(S2/S1)。