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专利号: 2017111815349
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-04-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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)反射光路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)与第二空间光调制器(7)之间的距离为q2,且q2>q1;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;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,其中下标a表示阶数;σs是激光器输出光束的光斑半径。

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:

2 2 2

ψin(x1,y1;x2,y2)=G0exp[‑2(x1+y1)/σs]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。