CN110146182B - 零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法、装置及系统。其中，方法包括：根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；根据光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；根据束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果。本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法、装置及系统，通过对零阶涡旋光束的光强图进行数值处理，测量出零阶涡旋光束的拓扑荷，能获得精度更高的测量结果，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。

Description

零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法、装置及系统。
背景技术
零阶涡旋光束是近年来研究的热点领域之一，它具有普通光束所没有的独特性质，其中尤为重要的一点就是每个光子具有确定的轨道角动量
Figure BDA0002075162920000011
l称为拓扑荷。这一轨道角动量特性使得零阶涡旋光束在许多领域存在重要的潜在应用价值，在量子信息编码、空间信息传输与通信、遥感成像、光学微操纵、生物医学等领域得到了广泛且重要的应用
零阶涡旋光束拓扑荷的测量是实现零阶涡旋光束应用的前提。因此，准确测量零阶涡旋光束的轨道角动量数(或拓扑荷)对推动零阶涡旋光束领域的发展和应用至关重要。
目前，零阶涡旋光束拓扑荷的测量主要分为干涉测量和衍射测量。但这两种方法都是通过数干涉/衍射条纹数测量来实现。基于干涉/衍射原理的拓扑荷测量方法需要大量光学元件和精准的实验设置。对测试者的光路调节水平要求很高，光学元件的任何细微偏差，例如擦痕、凹痕、灰尘，元件形状非对称或摆放位置出现偏移都会影响零阶涡旋光束的特征干涉/衍射图样，因而极易引起误判，导致对拓扑荷的测量错误，从而降低拓扑荷测量的精度。
发明内容
本发明实施例提供一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法、装置及系统，用以解决或者至少部分地解决现有技术测量精度低的缺陷。
第一方面，本发明实施例提供一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，包括：
根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；
根据所述光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；
根据所述束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果。
优选地，所述根据所述束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果的具体步骤包括：
获取所述光强最大处的半径与所述束腰半径的比值；
将大于或等于所述比值的平方的2倍的最小整数，作为所述拓扑荷的测量结果。
优选地，所述根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵的具体步骤包括：
确定所述光强图中所述零阶涡旋光束的中心，并选取所述光强图中以所述零阶涡旋光束的中心为中心的方形区域；
根据所述方形区域中各点的光强，获取所述光强矩阵；
其中，所述方形区域的直径大于或等于所述光强图中光环的外径。
优选地，所述光强矩阵为(2N-1)行(2N-1)列的方阵；
其中，N为正整数。
优选地，所述根据所述光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径的具体步骤包括：
确定所述光强矩阵的第N行中的最大值；
获取所述最大值所在的两列的列数之差的一半，作为所述光强最大处的半径；
确定所述最大值的1/e倍的值所在的四列，获取所述四列中列数与N最接近的两列的列数之差的一半，作为所述束腰半径；
或者，所述根据所述光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径的具体步骤包括：
确定所述光强矩阵的第N列中的最大值；
获取所述最大值所在的两行的行数之差的一半，作为所述光强最大处的半径；
确定所述最大值的1/e倍的值所在的四行，获取所述四行中行数与N最接近的两行的行数之差的一半，作为所述束腰半径。
优选地，所述零阶涡旋光束为拉盖尔高斯光束、复宗量拉盖尔高斯光束或异常零阶涡旋光束。
第二方面，本发明实施例提供一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置，包括：
矩阵获取模块，用于根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；
半径获取模块，用于根据所述光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；
拓扑荷测量模块，用于根据所述束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果。
第三方面，本发明实施例提供一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量系统，包括：
成像装置和如第二方面所提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置；
所述成像装置，用于获取所述零阶涡旋光束的光强图。
第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，执行所述程序时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法的步骤。
第五方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法的步骤。
本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法、装置及系统，通过对零阶涡旋光束的光强图进行数值处理，测量出零阶涡旋光束的拓扑荷，能获得精度更高的测量结果；且不需要很多光学元件，也不需要进行复杂的光路调节，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法的流程示意图；
图2为根据本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法中的光强图；
图3为图2示出的光强图x轴方向或y轴方向的光强分布曲线图；
图4为根据本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置的结构示意图；
图5为根据本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了克服现有技术的上述问题，本发明实施例提供一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法、装置及系统，其发明构思是，不需要复杂的光路，只需要对零阶涡旋光束的光强图进行数值处理，测量出零阶涡旋光束的拓扑荷。
图1为根据本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：步骤S101、根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵。
具体地，零阶涡旋光束的光强图，是自由空间传播后的零阶涡旋光束经成像装置测得的环状光强图。
对于成像装置，本发明实施例不作具体限制。例如，成像装置可以为CCD(电荷耦合器件，Charge-coupled Device)成像装置。
图2为根据本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法中的光强图。零阶涡旋光束的光强图，如图2所示。
可以理解的是，光强图由各点(即像素)的光强构成，因此，可以根据光强图中各点的光强，按照各点之间的位置关系，获得光强矩阵。
光强矩阵中的任一元素，为光强图中某一点的光强。
步骤S102、根据光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径。
束腰，是指零阶涡旋光束绝对平行传输的位置。束腰半径，是指在零阶涡旋光束的横截面考察，以涡旋光束的中心为圆心，光强为光强最大值的1/e倍处与圆心之间的距离。由于零阶涡旋光束关于圆心对称，所以光强为光强最大值的1/e倍的各处形成一个圆，该圆的半径，就是光斑在此横截面的半径；如果取束腰处的横截面来考察，此时的半径，即是束腰半径。
由于光强矩阵中的任一元素，为光强图中某一点的光强，因此，可以根据光强矩阵确定光强最大值处和光强最大值的1/e倍处，进而可以确定光强最大值处的半径和光强最大值的1/e倍处的半径，获得束腰半径和光强最大处的半径。
图3为图2示出的光强图x轴方向或y轴方向的光强分布曲线图。将光强图中各点的位置用二维直角坐标系表示，横轴为x轴，纵轴为y轴，可以获得如图3所示出的光强分布曲线。
由于涡旋光束是旋转对称的，所以截取任一截面的光强分布及对应的束腰半径w和光强最大处的半径rmax如图3所示。图3中取的是成像截面。图3中的纵坐标轴表示光强，横坐标轴表示光强图中各点的x轴(或y轴)坐标。
步骤S103、根据束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果。
具体地，零阶涡旋光束的光强表达式为
Figure BDA0002075162920000061
其中，I0表示归一化系数，涡旋光束的种类不同，I0不同；r表示光束半径；w表示束腰半径；l表示拓扑荷；I表示与涡旋光束的中心之间的距离为r处的光强。
获取束腰半径和光强最大处的半径之后，可以根据束腰半径、光强最大处的半径和上述零阶涡旋光束的光强表达式，获得拓扑荷的测量结果。
本发明实施例通过对零阶涡旋光束的光强图进行数值处理，测量出零阶涡旋光束的拓扑荷，能获得精度更高的测量结果；且不需要很多光学元件，也不需要进行复杂的光路调节，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。
基于上述各实施例的内容，根据束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果的具体步骤包括：获取光强最大处的半径与束腰半径的比值；将大于或等于比值的平方的2倍的最小整数，作为拓扑荷的测量结果。
具体地，根据零阶涡旋光束的光强表达式，可以获得光强最大处的半径与拓扑荷的关系为
Figure BDA0002075162920000071
其中，w表示束腰半径；rmax表示光强最大处的半径。
根据上述光强最大处的半径与拓扑荷的关系，可以看出拓扑荷与光环半径固定的比例关系。利用该比例关系，可以测量出拓扑荷。
获得束腰半径和光强最大处的半径之后，可以根据上述光强最大处的半径与拓扑荷的关系，计算出拓扑荷。
可以理解的是，拓扑荷为整数，通过上述光强最大处的半径与拓扑荷的关系获得计算结果之后，对该结果向上取整，即将大于或等于该结果的整数作为拓扑荷的测量结果。
本发明实施例通过对零阶涡旋光束的光强图进行数值处理，测量出零阶涡旋光束的拓扑荷，能获得精度更高的测量结果；且不需要很多光学元件，也不需要进行复杂的光路调节，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。
基于上述各实施例的内容，根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵的具体步骤包括：确定光强图中零阶涡旋光束的中心，并选取光强图中以零阶涡旋光束的中心为中心的方形区域。
其中，方形区域的直径大于或等于光强图中光环的外径。
具体地，光强图中光环的圆心为零阶涡旋光束的中心。
在光强图中选取一个方形区域，该方形区域的中心为零阶涡旋光束的中心。
为了确定光强最大值，该方形区域不能过小，导致无法覆盖到光强最大处，该方形区域的边长大于或等于光强最大处的半径即可。但光强最大处的半径是根据光强矩阵获取的，选取该方形区域时光强最大处的半径是未知的，为了保证能根据光强矩阵获取到光强最大处的半径，该方形区域应该足够大，即该方形区域的边长大于或等于光强图中光环的外径。
需要说明的是，束腰处的位置与光强最大值有关，束腰半径小于光强最大处的半径，因此，该方形区域能覆盖到光强最大处，能确定光强最大值，就能覆盖到束腰处，从而能获取到束腰半径。
根据方形区域中各点的光强，获取光强矩阵。
具体地，光强矩阵中的行与二维直角坐标系中的横轴(x轴)对应，光强矩阵中的列与二维直角坐标系中的纵轴(y轴)对应，根据方形区域中各点在二维直角坐标系中的坐标和各点的光强，确定光强矩阵中的各元素，可以获得光强矩阵。
本发明实施例通过获取以零阶涡旋光束的中心为中心获取的光强矩阵，从而能根据光强矩阵进行数值计算测量出光强矩阵，能获得精度更高的测量结果；且不需要很多光学元件，也不需要进行复杂的光路调节，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。
基于上述各实施例的内容，光强矩阵为(2N-1)行(2N-1)列的方阵；其中，N为正整数。
具体地，为了能根据光强矩阵获取到光强最大处的半径，光强矩阵为奇数阶的方阵。
光强矩阵可以表示为
Figure BDA0002075162920000081
本发明实施例通过将光强矩阵取为奇数阶的方阵，能根据光强矩阵获取光强最大处的半径，从而能根据光强最大处的半径和束腰半径获得拓扑荷的测量结果，能获得精度更高的测量结果；且不需要很多光学元件，也不需要进行复杂的光路调节，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。
基于上述各实施例的内容，根据光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径的具体步骤包括：确定光强矩阵的第N行中的最大值。
具体地，获取光强矩阵中第N行的全部元素，从中找出最大值Imax。
获取最大值所在的两列的列数之差的一半，作为光强最大处的半径。
需要说明的是，由于零阶涡旋光束关于圆心对称，第N行的全部元素中有两个元素为最大值Imax。
确定光强矩阵的第N行中的最大值Imax之后，可以确定最大值Imax所在的两列，上述两列的列数分别为R1(Imax),R2(Imax)。
光强最大处的半径rmax可以通过如下公式计算得出：
Figure BDA0002075162920000091
确定最大值的1/e倍的值所在的四列，获取四列中列数与N最接近的两列的列数之差的一半，作为束腰半径。
确定光强矩阵的第N行中的最大值Imax之后，可以确定
Figure BDA0002075162920000092
所在的四列，上述四列的列数按照从小到大的顺序依次为
Figure BDA0002075162920000093
根据图3可知，第
Figure BDA0002075162920000094
列和第
Figure BDA0002075162920000095
列为与N最接近的两列，束腰半径w可以通过如下公式计算得出：
Figure BDA0002075162920000096
需要说明的是，若方形区域的边长小于强图中光环的外径，且大于光强最大处的半径的2倍，则只能获取到
Figure BDA0002075162920000097
所在的两列，此时，束腰半径等于这两列的列数之差的一半。
或者，根据光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径的具体步骤包括：确定光强矩阵的第N列中的最大值；获取最大值所在的两行的行数之差的一半，作为光强最大处的半径；确定最大值的1/e倍的值所在的四行，获取四行中行数与N最接近的两行的行数之差的一半，作为束腰半径。
可以理解的是，还可以获取光强矩阵中第N列的全部元素，从中找出最大值Imax。
确定光强矩阵的第N列中的最大值Imax之后，可以确定最大值Imax所在的两行，上述两行的行数分别为R1(Imax),R2(Imax)。
光强最大处的半径rmax可以通过如下公式计算得出：
Figure BDA0002075162920000101
确定光强矩阵的第N列中的最大值Imax之后，可以确定
Figure BDA0002075162920000102
所在的四行，上述四行的行数按照从小到大的顺序依次为
Figure BDA0002075162920000103
根据图3可知，第
Figure BDA0002075162920000104
行和第
Figure BDA0002075162920000105
行为与N最接近的两行，束腰半径w可以通过如下公式计算得出：
Figure BDA0002075162920000106
需要说明的是，若方形区域的边长小于强图中光环的外径，且大于光强最大处的半径的2倍，则只能获取到
Figure BDA0002075162920000107
所在的两行，此时，束腰半径等于这两行的行数之差的一半。
本发明实施例通过确定强矩阵的第N列(或列)中的最大值，能根据该最大值获取光强最大处的半径和束腰半径，从而能根据光强最大处的半径和束腰半径获得拓扑荷的测量结果，能获得精度更高的测量结果；且不需要很多光学元件，也不需要进行复杂的光路调节，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。
基于上述各实施例的内容，零阶涡旋光束为拉盖尔高斯光束、复宗量拉盖尔高斯光束或异常零阶涡旋光束。
具体地，拉盖尔高斯光束、复宗量拉盖尔高斯光束和异常零阶涡旋光束均为零阶涡旋光束。
本发明上述任一实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，可适用于对上述任一种零阶涡旋光束进行拓扑荷的测量。
本发明实施例能测量包括拉盖尔高斯光束、复宗量拉盖尔高斯光束和异常涡旋光束在内的各种零阶涡旋光束的拓扑荷，适用范围更广。
图4为根据本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置的结构示意图。基于上述各实施例的内容，如图4所示，该装置包括矩阵获取模块401、半径获取模块402和拓扑荷测量模块403，其中：
矩阵获取模块401，用于根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；
半径获取模块402，用于根据光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；
拓扑荷测量模块403，用于根据束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果。
具体地，矩阵获取模块401可以根据光强图中各点的光强，按照各点之间的位置关系，获得光强矩阵。光强矩阵中的任一元素，为光强图中某一点的光强。
半径获取模块402根据光强矩阵确定光强最大值处和光强最大值的1/e倍处，进而可以确定光强最大值处的半径和光强最大值的1/e倍处的半径，获得束腰半径和光强最大处的半径。
拓扑荷测量模块403根据束腰半径、光强最大处的半径和零阶涡旋光束的光强表达式，获得拓扑荷的测量结果。
本发明实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置，用于执行本发明上述各实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，该零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置包括的各模块实现相应功能的具体方法和流程详见上述零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法的实施例，此处不再赘述。
该零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置用于前述各实施例的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法。因此，在前述各实施例中的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
本发明实施例通过对零阶涡旋光束的光强图进行数值处理，测量出零阶涡旋光束的拓扑荷，能获得精度更高的测量结果；且不需要很多光学元件，也不需要进行复杂的光路调节，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。
基于上述各实施例的内容，一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量系统包括：成像装置和零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置。
成像装置，用于获取零阶涡旋光束的光强图。
对于成像装置，本发明实施例不作具体限制。例如，成像装置可以为CCD(电荷耦合器件，Charge-coupled Device)成像装置。
零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置，为上述实施例提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置。
本发明实施例通过对零阶涡旋光束的光强图进行数值处理，测量出零阶涡旋光束的拓扑荷，能获得精度更高的测量结果；且不需要很多光学元件，也不需要进行复杂的光路调节，能降低测量的成本，测量更加灵活、方便。
图5为根据本发明实施例提供的电子设备的结构框图。基于上述实施例的内容，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、存储器(memory)502和总线503；其中，处理器501和存储器502通过总线503完成相互间的通信；处理器501用于调用存储在存储器502中并可在处理器501上运行的计算机程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，例如包括：根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；根据光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；根据束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果。
本发明另一实施例公开一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，例如包括：根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；根据光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；根据束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果。
此外，上述的存储器502中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明另一实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，例如包括：根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；根据光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；根据束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行上述各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，其特征在于，包括：
根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；
根据所述光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；
根据所述束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果；
所述根据所述束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果的具体步骤包括：
获取所述光强最大处的半径与所述束腰半径的比值；
将大于或等于所述比值的平方的2倍的最小整数，作为所述拓扑荷的测量结果。
2.根据权利要求1所述的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，其特征在于，所述根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵的具体步骤包括：
确定所述光强图中所述零阶涡旋光束的中心，并选取所述光强图中以所述零阶涡旋光束的中心为中心的方形区域；
根据所述方形区域中各点的光强，获取所述光强矩阵；
其中，所述方形区域的直径大于或等于所述光强图中光环的外径。
3.根据权利要求2所述的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，其特征在于，所述光强矩阵为(2N-1)行(2N-1)列的方阵；
其中，N为正整数。
4.根据权利要求3所述的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，其特征在于，所述根据所述光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径的具体步骤包括：
确定所述光强矩阵的第N行中的最大值；
获取所述最大值所在的两列的列数之差的一半，作为所述光强最大处的半径；
确定所述最大值的1/e倍的值所在的四列，获取所述四列中列数与N最接近的两列的列数之差的一半，作为所述束腰半径；
或者，所述根据所述光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径的具体步骤包括：
确定所述光强矩阵的第N列中的最大值；
获取所述最大值所在的两行的行数之差的一半，作为所述光强最大处的半径；
确定所述最大值的1/e倍的值所在的四行，获取所述四行中行数与N最接近的两行的行数之差的一半，作为所述束腰半径。
5.根据权利要求1至4任一所述的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法，其特征在于，所述零阶涡旋光束为拉盖尔高斯光束、复宗量拉盖尔高斯光束或异常零阶涡旋光束。
6.一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置，其特征在于，包括：
矩阵获取模块，用于根据零阶涡旋光束的光强图，获取光强矩阵；
半径获取模块，用于根据所述光强矩阵获取束腰半径和光强最大处的半径；
拓扑荷测量模块，用于根据所述束腰半径和光强最大处的半径，获取拓扑荷的测量结果；
所述拓扑荷测量模块具体用于获取所述光强最大处的半径与所述束腰半径的比值；将大于或等于所述比值的平方的2倍的最小整数，作为所述拓扑荷的测量结果。
7.一种零阶涡旋光束拓扑荷的测量系统，其特征在于，包括：成像装置和如权利要求6所述的零阶涡旋光束拓扑荷的测量装置；
所述成像装置，用于获取所述零阶涡旋光束的光强图。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的零阶涡旋光束拓扑荷的测量方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111193552B (zh) * 2020-01-17 2021-04-02 华南师范大学 一种涡旋光束拓扑荷数识别方法
CN114895239B (zh) * 2022-03-31 2023-03-21 北京建筑大学 毫米涡旋波束的分数阶卡尔曼滤波定位方法、装置及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9267877B2 (en) * 2014-03-12 2016-02-23 Nxgen Partners Ip, Llc System and method for making concentration measurements within a sample material using orbital angular momentum
CN205300777U (zh) * 2016-01-18 2016-06-08 河南科技大学 基于光强分析的完美涡旋光束拓扑荷值的测量装置
CN107764417A (zh) * 2017-10-19 2018-03-06 苏州大学 测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法及系统
CN107894288A (zh) * 2017-06-21 2018-04-10 苏州大学 部分相干光条件下的涡旋光束拓扑荷的测量方法及系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10209192B2 (en) * 2015-10-05 2019-02-19 Nxgen Partners Ip, Llc Spectroscopy with correlation matrices, ratios and glycation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9267877B2 (en) * 2014-03-12 2016-02-23 Nxgen Partners Ip, Llc System and method for making concentration measurements within a sample material using orbital angular momentum
CN205300777U (zh) * 2016-01-18 2016-06-08 河南科技大学 基于光强分析的完美涡旋光束拓扑荷值的测量装置
CN107894288A (zh) * 2017-06-21 2018-04-10 苏州大学 部分相干光条件下的涡旋光束拓扑荷的测量方法及系统
CN107764417A (zh) * 2017-10-19 2018-03-06 苏州大学 测量部分相干涡旋光束拓扑荷数大小和正负的方法及系统

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