【CN110186559A】一种涡旋光束轨道角动量模态的检测方法及装置【专利】

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具有轨道角动量的涡旋光束实时对准系统方法[发明专利]

专利名称：具有轨道角动量的涡旋光束实时对准系统方法专利类型：发明专利
发明人：尹霄丽,桑红庆,包媛媛,张丽佳,刘博,忻向军,王拥军,张琦,田清华,田凤,饶岚,李莉
申请号：CN201610478498.1
申请日：20160627
公开号：CN106405855A
公开日：
20170215
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种具有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的涡旋光束实时对准系统和方法。

不同于传统的普遍采用高斯光束作为参照光束进行对准，该系统直接探测带有OAM的涡旋光束并进行实时对准。

首先将涡旋光束发射器产生的涡旋光束，经过信道传输后，被接收装置接收，如果涡旋光束接收时发生光束偏移(横向位移和角向倾斜)，则接收后的OAM态会发生弥散。

依据轨道角动量谱的分布特点及弥散程度与偏移类型的关系，再结合驱动控制器特有的驱动算法，通过控制伺服系统对光束进行实时对准。

该涡旋光束实时对准系统直接以涡旋光束为参照进行对准，更容易满足OAM信息传输系统的要求，并且能够进行实时调整，结构清晰，有很大的应用价值。

申请人：北京邮电大学
地址：100876 北京市海淀区西土城路10号
国籍：CN
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涡旋光束轨道角动量的一种新型干涉检测方法

涡旋光束轨道角动量的一种新型干涉检测方
法
涡旋光束是一种具有轨道角动量的光束，在光学领域具有重要的应用价值。

为了准确测量涡旋光束的轨道角动量，科学家们提出了一种新型干涉检测方法。

该新型干涉检测方法基于自相位调制干涉仪原理，通过光程差的调节来实现涡旋光束的轨道角动量测量。

具体而言，通过引入一个涡旋光束作为参考光束，当被测的涡旋光束与参考光束进行干涉时，通过观察干涉图样的变化可以获得涡旋光束的轨道角动量信息。

这种新型干涉检测方法具有几个优势。

首先，它能够对涡旋光束的轨道角动量进行非接触式的测量，无需直接接触光束，因此减少了对光束的干扰。

其次，该方法利用了自相位调制干涉仪的高灵敏度特点，使得测量结果更加精确可靠。

此外，该干涉检测方法具有较好的稳定性和可重复性，适用于实际测量场景。

在实际应用中，这种新型干涉检测方法可用于涡旋光束的生成与调控、光学信息传输等领域。

它可以帮助研究人员更好地理解和利用涡旋光束的特性，推动相关技术和应用的发展。

同时，该方法还可以为光通信、光学制备、光学操控等的发展提供新的思路和方法。

总之，涡旋光束轨道角动量的这种新型干涉检测方法开创了一种精确测量涡旋光束轨道角动量的途径。

它不仅具有广泛的应用前景，还为涡旋光束的研究和应用提供了新的思路和方法。

随着技术的不断进步和发展，相信这种新型干涉检测方法将为涡旋光束相关领域的研究和应用带来更多的突破和进展。

一种测量轨道角动量光束拓扑荷值的系统及方法[发明专利]

专利名称：一种测量轨道角动量光束拓扑荷值的系统及方法专利类型：发明专利
发明人：郭邦红,牛泉皓,胡敏
申请号：CN202111620485.0
申请日：20211227
公开号：CN114295227A
公开日：
20220408
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种测量轨道角动量光束拓扑荷值的系统及方法，系统包括泵浦光源、轨道角动量光束生成单元、轨道角动量光束耦合单元、轨道角动量光束干涉单元和光探测器。

轨道角动量光束生成单元获得携带拓扑电荷的轨道角动量光束；轨道角动量光束耦合单元将轨道角动量光束转化为相干态；轨道角动量光束干涉单元在此基础上对轨道角动量光束进行等厚干涉，得到所需的轨道角动量光束干涉形态，以进行测量。

本发明实现了对轨道角动量拓扑电荷的数目及正负值的测量，且可测量高阶拓扑荷值，降低了测量系统的成本，大大提高了轨道角动量光束在实际应用中的效率。

申请人：华南师范大学
地址：510898 广东省广州市天河区中山大道西55号
国籍：CN
代理机构：广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：禹小明
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一种基于光子轨道角动量的超灵敏角度探测装置及方法[发明专利]

专利名称：一种基于光子轨道角动量的超灵敏角度探测装置及方法
专利类型：发明专利
发明人：张子静,赵远,岑龙柱,苏建忠,王峰
申请号：CN201610579588.X
申请日：20160721
公开号：CN106289155A
公开日：
20170104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种基于光子轨道角动量的超灵敏角度探测装置及方法，本发明涉及基于光子轨道角动量的超灵敏角度探测装置及方法。

本发明是为了解决现有技术受限于经典的散粒噪声极限导致旋转角度探测精度低的问题。

本发明装置包括单光子源(1)、发射调制系统(11)和接收探测系统(12)；发射调制系统(11)由1/4波片(2)、第一1/2波片(3)、第一q波片(4)和第二1/2波片(5)构成；接收探测系统(12)由第三1/2波片(6)、第二q波片(7)、偏振分光棱镜(8)、第一APD探测器(9)和第二APD探测器(10)构成。

本发明应用于非接触式光学角度测量领域。

申请人：哈尔滨工业大学
地址：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
国籍：CN
代理机构：哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：杨立超
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一种涡旋光束轨道角动量高阶模式的检测系统及其方法[发明专利]

专利名称：一种涡旋光束轨道角动量高阶模式的检测系统及其方法
专利类型：发明专利
发明人：杨春勇,刘锐,倪文军,石铭,唐红文,侯金,曹振洲,陈少平
申请号：CN202111431798.1
申请日：20211129
公开号：CN114172570A
公开日：
20220311
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轨道角动量高阶模式的检测系统及其方法，涉及光通信技术领域。

本系统的结构是：第1激光器、扩束准直器、第1偏振分束器和第1空间光调制器依次交互，得到待测涡旋光束；第2激光器和第2偏振分束器前后交互，得到第2辅助高斯光束；第1空间光调制器和第2偏振分束器分别与分束器交互，得到待测复合光束；分束器、第2空间光调制器、透镜和接收器依次交互，检测待测复合光束，依次得到第1远场衍射强度模式和第2远场衍射强度模式；第1控制器控制第1空间光调制器；第2控制器控制第2空间光调制器和接收器，并显示检测结果。

本发明可以更清楚地识别螺旋条纹，检测更高阶的OAM模式；结构简单，易于实现。

申请人：中南民族大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区民院路708号
国籍：CN
代理机构：武汉宇晨专利事务所(普通合伙)
代理人：黄瑞棠
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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 201910317271.2
(22)申请日 2019.04.19
(71)申请人深圳大学
地址 518060 广东省深圳市南山区南海大
道3688号
(72)发明人陈书青　赖玉财　贺炎亮　王佩佩　
刘俊敏　吴粤湘　李瑛　张小民　
范滇元　
(74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事
务所(普通合伙) 44268
代理人王永文　刘文求
(51)Int.Cl.
G01J 1/42(2006.01)
(54)发明名称
一种涡旋光束轨道角动量模态的检测方法
及装置
(57)摘要
本发明提供的一种涡旋光束轨道角动量模
态的检测方法及装置，所述方法包括：提取训练
用涡旋光衍射图的特征参数，使用所述训练用涡
旋光衍射图的特征参数对前馈神经网络进行多
次迭代训练，得到训练后的前馈神经网络；提取
任意一张待检测涡旋光衍射图的特征参数，将所
述待检测涡旋光衍射图的特征参数输入到训练
后的前馈神经网络，得到代表轨道角动量模态的
二进制序列。

训练后的前馈神经网络对图像有很
强的识别能力，能够对涡旋光轨道角动量的模态
进行快速且准确的检测，在光学OAM通信和量子
通信等领域具有广阔的应用前景。

权利要求书2页说明书8页附图2页CN 110186559 A 2019.08.30
C N 110186559
A
权　利　要　求　书1/2页CN 110186559 A
1.一种涡旋光束轨道角动量模态的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提取训练用涡旋光衍射图的特征参数，使用所述训练用涡旋光衍射图的特征参数对前馈神经网络进行多次迭代训练，得到训练后的前馈神经网络；
提取任意一张待检测涡旋光衍射图的特征参数，将所述待检测涡旋光衍射图的特征参数输入到训练后的前馈神经网络，得到代表轨道角动量模态的二进制序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取训练用涡旋光衍射图的特征参数，使用所述训练用涡旋光衍射图的特征参数对前馈神经网络进行多次迭代训练包括依次重复以下步骤：
将涡旋光调制成畸变涡旋光；
对所述畸变涡旋光进行衍射处理得到训练用涡旋光衍射图；
提取所述训练用涡旋光衍射图的特征参数，使用所述训练用涡旋光衍射图的特征参数训练前馈神经网络。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将涡旋光调制成畸变涡旋光的步骤前还包括：
改变光源出射的高斯光束的偏振方向得到高斯光，并将所述高斯光调制成涡旋光。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取训练用涡旋光衍射图的特征参数的步骤包括：
从训练用涡旋光衍射图中选取i×i的衍射级作为训练用特征提取对象；
提取所述训练用特征提取对象中每个衍射级的最大值、平均值和方差作为训练用涡旋光衍射图的特征参数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用所述训练用涡旋光衍射图的特征参数训练前馈神经网络的步骤包括：
将所述训练用涡旋光衍射图的特征参数输入到前馈神经网络，得到输出值，根据输出值计算出损失值；
将所述损失值反向传播到前馈神经网络，修改所述前馈神经网络的参数。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述训练用涡旋光衍射图为光斑呈阵列排布的衍射图，每个光斑所在位置对应一个衍射级。

7.一种涡旋光束轨道角动量模态的检测装置，其特征在于，所述装置包括：CCD图像传感器和计算机设备；
所述CCD图像传感器包括：参数提取模块；
所述参数提取模块，用于提取训练用涡旋光衍射图的特征参数和提取任意一张待检测涡旋光衍射图的特征参数；
所述计算机设备包括：神经网络训练模块和模态检测模块；
所述神经网络训练模块，用于使用训练用涡旋光衍射图的特征参数对前馈神经网络进行多次迭代训练，得到训练后的前馈神经网络；
所述模态检测模块，用于将所述任意一张待检测涡旋光衍射图的特征参数输入到训练后的前馈神经网络，得到代表轨道角动量模态的二进制序列。

8.根据权利要求7所述的一种装置，其特征在于，所述装置还包括第一空间光调制器、第二空间光调制器和二维叉型光栅；
2。