CN110161714B - 光束的解调系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种光束的解调系统和方法，包括：解调装置和成像器，所述解调装置设置有各向异性达曼光栅；所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，所述解调装置用于通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光；所述成像器用于显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器还用于将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在所述成像器显示屏的不同位置处。上述方式，能够减少光束的解调装置的器件，利于光束的解调装置的小型化。

Description

光束的解调系统和方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光束的解调系统和方法。
背景技术
研究奇点光束的解调对奇点光束的复用和解复用技术有十分重要的意义。目前，奇点光束的解调系统包含的器件较多，例如，现有的奇点光束的解调系统通常设置有物镜1，用于缩小光束；普通达曼叉型光栅，将缩小的光束通过普通达曼叉型光栅，以区分奇点光束的正、负拓扑荷，得到不同旋向的圆偏振光；然后再设置物镜2，将不同旋向的圆偏振光变宽，同时，将变宽的圆偏振光通过四分之一波片得到两个正交的线偏振光；最后，用检偏器过滤掉其中一个方向的线偏振光即可得到剩余旋向的不同阶数的奇点光束的分布，完成解调，将解调结果通过显示屏显示。
由此可见，现有的奇点光束的解调系统相对大型化，只适用于光学实验室作研究使用，在实际应用中应用起来很不方便。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提出一种能够小型化奇点光束解调系统的光束的解调系统和方法。
一种光束的解调系统，包括：
解调装置和成像器，所述解调装置设置有各向异性达曼光栅；
所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，所述解调装置用于通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光；
所述成像器用于显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器还用于将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在所述成像器显示屏的不同位置处。
在一个实施例中，所述各向异性达曼光栅为液晶达曼光栅或导电胶达曼光栅。
在一个实施例中，所述系统，还包括：
光发生器、N个光阶转换器和分束镜，所述N为大于或等于2的整数；
所述光发生器，用于产生N束光，产生的每束光被传输至对应的光阶转换器；
所述光阶转换器，用于将传输过来的光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束；
所述分束镜，用于将N个所述光阶转换器转换得到的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置。
在一个实施例中，所述光发生器包括激光源和分光器；
所述激光源，用于产生一束激光；
所述分光器，用于将所述激光源传输过来的激光进行分束，得到N束光。
在一个实施例中，所述系统，还包括：
N个激光源、与每个所述激光源对应的光阶转换器和分束镜；
所述激光源，用于产生一束激光；
所述光阶转换器，用于将传输过来的激光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束；
所述分束镜，用于将N个所述光阶转换器转换得到的相应拓扑荷阶数的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置，所述N为大于或等于2的整数。
在一个实施例中，所述奇点光束为柱矢量光束。
在一个实施例中，所述奇点光束为轨道角动量光束。
在一个实施例中，所述成像器包括电荷耦合器件CCD。
在一个实施例中，所述电荷耦合器件CCD用于根据所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数将所述第二旋向圆偏振光显示在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的对应位置处，以根据所述第二旋向圆偏振光在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的显示位置确定所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数。
一种光束的解调方法，应用于光束的解调系统，所述系统包括解调装置和成像器，所述方法包括：
所述解调装置设置有各向异性达曼光栅，所述解调装置通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光，所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半；
所述第一旋向圆偏振光和不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光传输至所述成像器；
所述成像器的显示屏显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光在所述显示屏的不同位置处显示。
在一个实施例中，所述各向异性达曼光栅为液晶达曼光栅或导电胶达曼光栅。
在一个实施例中，所述光束的解调系统还包括光发生器、N个光阶转换器和分束镜，所述N为大于或等于2的整数；所述方法还包括：
所述光发生器产生N束光，产生的每束光被传输至对应的光阶转换器；
所述光阶转换器将传输过来的光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束，所述相应拓扑荷阶数的奇点光束传输至分束镜；
所述分束镜将N个所述光阶转换器转换得到的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置。
在一个实施例中，所述光发生器包括激光源和分光器；所述光发生器产生N束光，包括：
所述激光源产生一束激光，所述一束激光传输至所述分光器；
所述分光器将所述激光源传输过来的激光进行分束，得到N束光。
在一个实施例中，所述光束的解调系统还包括N个激光源、与每个所述激光源对应的光阶转换器和分束镜；
每个所述激光源产生一束激光，每个所述激光源产生的一束激光传输至与每个所述激光源对应的光阶转换器；
每个所述光阶转换器将传输过来的激光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束；
所述分束镜将N个所述光阶转换器转换得到的相应拓扑荷阶数的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置，所述N为大于或等于2的整数。
在一个实施例中，所述奇点光束为柱矢量光束。
在一个实施例中，所述奇点光束为轨道角动量光束。
在一个实施例中，所述成像器包括电荷耦合器件CCD。
在一个实施例中，所述成像器将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光在所述显示屏的不同位置处显示，包括：所述电荷耦合器件CCD根据所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数将所述第二旋向圆偏振光显示在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的对应位置处，以根据所述第二旋向圆偏振光在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的显示位置确定所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
本发明提出了一种光束的解调系统和方法，包括解调装置和成像器，解调装置和成像器，所述解调装置设置有各向异性达曼光栅；所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，所述解调装置用于通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光；所述成像器用于显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器还用于将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在所述成像器显示屏的不同位置处。可见，上述系统，由于解调装置设置的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，使得入射的合束光最终被解调为光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光，最后通过成像器展示解调结果，以根据成像器的显示区分不同拓扑荷阶数的奇点光束。由于解调装置中只设置有各向异性达曼光栅，相对于现有的解调系统，本系统包含的器件数大大减少，使得解调器件小型化。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
其中：
图1为一个实施例中光束的解调系统的组成结构示意图；
图2为一个实施例中成像器显示的解调结果的示意图；
图3为一个实施例中显示位置坐标系的构建的示意图；
图4为一个实施例中光束的解调系统的组成结构示意图；
图5为一个实施例中光束的解调系统的组成结构示意图；
图6为一个实施例中光束的解调方法的实现流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，在一个实施例中，提供了一种光束的解调系统100，包括：解调装置110和成像器120，所述解调装置110设置有各向异性达曼光栅111。
其中，成像器120，用于对入射光成像，以便于观察入射光。具体的，成像器120包括电耦合器件CCD。
其中，各向异性达曼光栅111，为各向异性材料制造的达曼光栅。具体的，各向异性达曼光栅111为液晶达曼光栅或导电胶达曼光栅。其中，液晶达曼光栅为液晶材料制造的达曼光栅；导电胶达曼光栅为导电胶材料制造的达曼光栅。
所述各向异性达曼光栅111的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，所述解调装置110用于通过所述各向异性达曼光栅111对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光。
其中，取向角，为基板表面的材料分子相对于基板形成的整齐排列的夹角。
其中，透镜，是一种光密介质。透镜相位，为透镜器件的相位。需要说明的是，本发明实施例中的解调装置110中并没有设置透镜器件，只是解调装置100加载了透镜相位，以此对不同旋向圆偏振光实现汇聚或发散。
其中，达曼光栅相位，为达曼光栅器件的相位。
具体的，透镜相位设置为
Figure BDA0002062877050000061
其中，f0是透镜焦距，k0是波数，R2＝x2+y2，x和y为坐标。
具体的，达曼光栅相位设置为：
Figure BDA0002062877050000062
其中，2N+1和2M+1分别是沿着x和y方向的总的衍射级，E是归一化衍射功率，nx和ny分别是沿着x和y方向的衍射级，T是光栅周期，l为阶数，
Figure BDA0002062877050000063
是空间方位角。
透镜相位和达曼光栅相位的组合相位为
Figure BDA0002062877050000064
取向角θ为0.5dam。
其中，合束光，由多束奇点光束通过合束得到。
其中，奇点光束，包括柱矢量光束(Cylindrical Vector Beams，CVBs)和轨道角动量光束(Orbital Angular Momentum，OAM)。其中，CVBs为基于偏振奇点的光束，CVBs光束的偏振奇点在光场的中心。其中，OAM为标量奇点光束，位于位相奇点，OAM有许多光学特性，例如，呈圆环形分布的光束强度，螺旋型的位相波前，小孔径的中心暗斑，理论上，OAM的拓扑荷阶数可以取值无限且相互正交。
理论上，奇点光束可以分为两个不同旋向的圆偏振光。其中，圆偏振光，指光的形状为圆形，是椭圆偏振光的特殊情形。当传播方向相同，振动方向相互垂直且相位差恒定为
Figure BDA0002062877050000074
的两平面偏振光叠加后可合成电矢量有规则变化的圆偏振光。
以CVBs为例说明奇点光束可以分为两个不同旋向的圆偏振光。对任意CVBs有琼斯矩阵：
Figure BDA0002062877050000071
其中，φ0为初始极化角，
Figure BDA0002062877050000072
为极坐标系下的方位角，m为CVBs的拓扑荷阶数，从公式上，CVBs可以分成两个正交的偏振分量，即左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，并且这两个圆偏振光携带着相反的拓扑荷，于是有：
Figure BDA0002062877050000073
其中m为CVBs拓扑荷阶数，S1、S-1分别表示左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
其中，旋向，为光束的圆轨迹的方向。例如，若光束的圆轨迹的方向为逆时针方向，则该光束的旋向为左旋，称该光束为左旋光束；若光束的圆轨迹的方向为顺时针方向，则该光束的旋向为右旋，称该光束为右旋光束。
当第一旋向圆偏振光为左旋圆偏振光时，第二旋向圆偏振光为右旋圆偏振光；当第一旋向圆偏振光为右旋圆偏振光时，第二旋向圆偏振光为左旋圆偏振光。
其中，拓扑荷阶数，是指光束的角向阶数，也称为光束的拓扑荷。在光学领域，光学涡旋具有螺旋相位结构，即中心存在相位奇点，围绕中心奇点相位连续变化，因此光学涡旋具有角动量。由于特殊的相位结构，光学涡旋中心强度为零。相位分布中含有eimθ因子的光场都可以称为光学涡旋。其中整数m称为涡旋的拓扑荷阶数。
设置解调装置110的传输矩阵为：
Figure BDA0002062877050000081
其中θ＝dam/2。
对拓扑荷阶数为m的左旋圆偏振光有：
Figure BDA0002062877050000082
进行欧拉变换，得到：
Figure BDA0002062877050000083
将透镜相位和达曼光栅相位代入上式，得到：
Figure BDA0002062877050000084
对拓扑荷阶数为m的右旋圆偏振光有：
Figure BDA0002062877050000085
进行欧拉变换，得到：
Figure BDA0002062877050000086
将透镜相位和达曼光栅相位代入上式，得到：
Figure BDA0002062877050000087
当指数项为
Figure BDA0002062877050000088
时，指数项小于0，对于指数函数而言，结果将趋近于0，此时，光被汇聚，于是，拓扑荷阶数为m的左旋圆偏振光在成像器120显示屏上表现为实心点。
当指数项为
Figure BDA0002062877050000089
时，指数项大于0，对于指数函数而言，它将成为一个有限的数值，且该数值在传输空间上呈指数函数变化，于是，拓扑荷阶数为m的右旋圆偏振光在成像器120显示屏上表现为背景噪声散布在背景空间中。
所述成像器120用于显示所述解调装置110解调得到的第一旋向圆偏振光，所述成像器120还用于将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在所述成像器120显示屏的不同位置处。
如图2所示，第一旋向(右旋)圆偏振光在成像器120上表现为背景噪声，分布在成像器120中，由于第一旋向圆偏振光在成像器120上表现为背景噪声，该背景噪声表现的很弱，黑白图片(图2中第二行和第三行的图片)无法很好的显示出该背景噪声，于是，在图2中第一行的图片特意对背景噪声进行了加强显示，以示意成像器120显示的背景噪声；第二旋向(左旋)圆偏振光在成像器120上表现为实心原点，并且不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在成像器120显示屏的不同位置处。
在本发明实施例中，所述成像器120包括电荷耦合器件CCD，所述电荷耦合器件CCD用于根据所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数将所述第二旋向圆偏振光显示在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的对应位置处，以根据所述第二旋向圆偏振光在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的显示位置确定所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数。
具体的，建立如图3所示的坐标轴，以根据实心点的位置确定该实心点对应的圆偏振光的拓扑荷阶数。设定沿x正方向移动一格坐标值的变化为1，沿y正方向移动一格坐标值变化代表3，于是，A点坐标为(-1，-3)，B点坐标为(0，-3)，C点坐标为(1，-3)，D点坐标为(-1，0)，E点坐标为(0，0)，F点坐标为(1，0)，G点坐标为(-1，3)，H点坐标为(0，3)，I点坐标为(1，3)。将实心点所在位置的坐标值x和y相加后再取反即可得到该实心点对应的圆偏振光的拓扑荷阶数。例如，假设实心点位置在A，A点坐标为(-1，-3)，将坐标值x和y相加，得到-4，取反后得到该实心点对应的圆偏振光的拓扑荷阶数为4。再如，假设实心点位置在F，F点坐标为(1，0)，将坐标值x和y相加，得到1，取反后得到该实心点对应的圆偏振光的拓扑荷阶数为-1。
上述光束的解调系统，包括解调装置和成像器，解调装置和成像器，所述解调装置设置有各向异性达曼光栅；所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，所述解调装置用于通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光；所述成像器用于显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器还用于将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在所述成像器显示屏的不同位置处。可见，上述系统，由于解调装置设置的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，使得入射的合束光最终被解调为光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光，最后通过成像器展示解调结果，以根据成像器的显示区分不同拓扑荷阶数的奇点光束。由于解调装置中只设置有各向异性达曼光栅，相对于现有的解调系统，本系统包含的器件数大大减少，使得解调器件小型化。
在一个实施例中，提供了一种光束的解调系统400，如图4所示，该光束的解调系统400，包括：
解调装置410、成像器420、光发生器430、N个光阶转换器440和分束镜450，所述N为大于或等于2的整数，所述解调装置410设置有各向异性达曼光栅411；
所述光发生器430，用于产生N束光，产生的每束光被传输至对应的光阶转换器440；
所述光阶转换器440，用于将传输过来的光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束；
所述分束镜450，用于将N个所述光阶转换器440转换得到的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置410；
所述各向异性达曼光栅411的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，所述解调装置410用于通过所述各向异性达曼光栅411对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光；
所述成像器420用于显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器420还用于将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在所述成像器420显示屏的不同位置处。
其中，光发生器430，为能够产生光的器件。
具体的，光发生器430，包括激光源431和分光器432；所述激光源431，用于产生一束激光；所述分光器432，用于将所述激光源431传输过来的激光进行分束，得到N束光。示例性的，分光器432包括光纤分光器和N个光纤准直器，为了保证分光器432分束后的光是汇聚的，所以在设置光纤分光器分光后，还为分出来的每束光设置一个光纤准直器。
其中，光阶转换器440，能够将入射光转换为相应拓扑荷阶数的奇点光束。
在本发明实施例中，一束光对应设置一个光阶转换器440。通过对不同的光阶转换器440进行配置，能够得到不同拓扑荷阶数的奇点光束。示例性的：
若要得到拓扑荷阶数为+1阶的奇点光束，则光阶转换器440配置为一个1阶涡旋波片；
若要得到拓扑荷阶数为-1阶的奇点光束，则光阶转换器440配置为一个1阶涡旋波片和一个半波片的组合，入射光依次通过1阶涡旋波片和半波片；
若要得到拓扑荷阶数为+2阶的奇点光束，则光阶转换器440配置为一个2阶涡旋波片；
若要得到拓扑荷阶数为-2阶的奇点光束，则光阶转换器440配置为一个2阶涡旋波片和一个半波片的组合，入射光依次通过2阶涡旋波片和半波片；
若要得到拓扑荷阶数为+3阶的奇点光束，则光阶转换器440配置为一个1阶涡旋波片、一个半波片和一个2阶涡旋波片的组合，入射光依次通过1阶涡旋波片、半波片和涡旋波片；
若要得到拓扑荷阶数为-3阶的奇点光束，则光阶转换器440配置为一个1阶涡旋波片、一个半波片、一个2阶涡旋波片和一个半波片的组合，入射光依次通过1阶涡旋波片、半波片、2阶涡旋波片和半波片；
若要得到拓扑荷阶数为+4阶的奇点光束，则光阶转换器440配置为一个2阶涡旋波片、一个半波片和一个2阶涡旋波片的组合，入射光依次通过2阶涡旋波片、半波片和2阶涡旋波片；
若要得到拓扑荷阶数为-4阶的奇点光束，则光阶转换器440配置为一个2阶涡旋波片、一个半波片、一个2阶涡旋波片和一个半波片的组合，入射光依次通过2阶涡旋波片、半波片、2阶涡旋波片和半波片。
在本发明实施例中，N个所述光阶转换器440进行不同的配置，以将入射光转换为不同拓扑荷阶数的奇点光束，然后再通过分束镜450进行合束得到合束光，合束光传输进入解调装置410解调。
在一个实施例中，提供了一种光束的解调系统500，如图5所示，该光束的解调系统500，包括：
解调装置510、成像器520、N个激光源530、与每个所述激光源对应的光阶转换器540和分束镜550；
所述激光源530，用于产生一束激光；
所述光阶转换器540，用于将传输过来的激光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束；
所述分束镜550，用于将N个所述光阶转换器540转换得到的相应拓扑荷阶数的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置510，所述N为大于或等于2的整数；
所述各向异性达曼光栅511的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，所述解调装置510用于通过所述各向异性达曼光栅511对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光；
所述成像器520用于显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器520还用于将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在所述成像器520显示屏的不同位置处。
本实施例提供的光束的解调系统500和上一实施例提供的光束的解调系统400的不同在于，本实施例的光束的解调系统500提供了多个激光源，分别产生一束激光，然后为每个激光源配置一个光阶转换器，以将入射的激光转换为相应拓扑荷阶数的奇点光束；上一实施例的光束的解调系统400只设置一个光发生器，然后通过分光器分光得到多束激光。
在一个实施例中，提供了一种光束的解调方法，如图6所示，所述光束的解调方法，应用于光束的解调系统，所述系统包括解调装置和成像器，所述方法包括：
步骤602，所述解调装置设置有各向异性达曼光栅，所述解调装置通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光，所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半。
步骤604，所述第一旋向圆偏振光和不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光传输至所述成像器。
步骤606，所述成像器的显示屏显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光在所述显示屏的不同位置处显示。
上述光束的解调方法，首先所述解调装置设置有各向异性达曼光栅，所述解调装置通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光，所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，然后经过所述解调装置解调的第一旋向圆偏振光和不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光传输至所述成像器，最后所述成像器的显示屏显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光在所述显示屏的不同位置处显示。可见，上述方法，由于解调装置设置的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，使得入射的合束光最终被解调为光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光，最后通过成像器展示解调结果，以根据成像器的显示区分不同拓扑荷阶数的奇点光束。由于解调装置中只设置有各向异性达曼光栅，相对于现有的解调系统，本系统包含的器件数大大减少，使得解调器件小型化。
在一个实施例中，所述各向异性达曼光栅为液晶达曼光栅或导电胶达曼光栅。
在一个实施例中，所述光束的解调系统还包括光发生器、N个光阶转换器和分束镜，所述N为大于或等于2的整数；所述方法还包括：
所述光发生器产生N束光，产生的每束光被传输至对应的光阶转换器；
所述光阶转换器将传输过来的光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束，所述相应拓扑荷阶数的奇点光束传输至分束镜；
所述分束镜将N个所述光阶转换器转换得到的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置。
在一个实施例中，所述光发生器包括激光源和分光器；所述光发生器产生N束光，包括：
所述激光源产生一束激光，所述一束激光传输至所述分光器；
所述分光器将所述激光源传输过来的激光进行分束，得到N束光。
在一个实施例中，所述光束的解调系统还包括N个激光源、与每个所述激光源对应的光阶转换器和分束镜；
每个所述激光源产生一束激光，每个所述激光源产生的一束激光传输至与每个所述激光源对应的光阶转换器；
每个所述光阶转换器将传输过来的激光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束；
所述分束镜将N个所述光阶转换器转换得到的相应拓扑荷阶数的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置，所述N为大于或等于2的整数。
在一个实施例中，所述奇点光束为柱矢量光束。
在一个实施例中，所述奇点光束为轨道角动量光束。
在一个实施例中，所述成像器包括电荷耦合器件CCD。
在一个实施例中，步骤606所述成像器将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光在所述显示屏的不同位置处显示，包括：所述电荷耦合器件CCD根据所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数将所述第二旋向圆偏振光显示在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的对应位置处，以根据所述第二旋向圆偏振光在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的显示位置确定所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数。
需要说明的是，上述光束的解调系统和光束的解调方法属于一个总的发明构思，光束的解调系统和光束的解调方法实施例中的内容可相互适用。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种光束的解调系统，其特征在于，包括：
解调装置、成像器、光发生器、N个光阶转换器和分束镜，所述解调装置设置有各向异性达曼光栅；
所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半，所述解调装置用于通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光；
所述成像器用于显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器还用于将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光显示在所述成像器显示屏的不同位置处；
所述N为大于或等于2的整数；
所述光发生器，用于产生N束光，产生的每束光被传输至对应的光阶转换器；
所述光阶转换器，用于将传输过来的光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束；
所述分束镜，用于将N个所述光阶转换器转换得到的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述各向异性达曼光栅为液晶达曼光栅或导电胶达曼光栅。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光发生器包括激光源和分光器；
所述激光源，用于产生一束激光；
所述分光器，用于将所述激光源传输过来的激光进行分束，得到N束光。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：N个激光源、与每个所述激光源对应的光阶转换器和分束镜；
所述激光源，用于产生一束激光；
所述光阶转换器，用于将传输过来的激光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束；
所述分束镜，用于将N个所述光阶转换器转换得到的相应拓扑荷阶数的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置，所述N为大于或等于2的整数。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述奇点光束为柱矢量光束。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述奇点光束为轨道角动量光束。
7.如权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述成像器包括电荷耦合器件CCD。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电荷耦合器件CCD用于根据所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数将所述第二旋向圆偏振光显示在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的对应位置处，以根据所述第二旋向圆偏振光在所述电荷耦合器件CCD的显示屏的显示位置确定所述第二旋向圆偏振光的拓扑荷阶数。
9.一种光束的解调方法，应用于光束的解调系统，所述系统包括解调装置、成像器、光发生器、N个光阶转换器和分束镜，所述N为大于或等于2的整数，其特征在于，所述方法包括：
所述解调装置设置有各向异性达曼光栅，所述解调装置通过所述各向异性达曼光栅对入射的合束光进行解调，得到光场面发散的第一旋向圆偏振光和光场面汇聚的不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光，所述各向异性达曼光栅的取向角设置为透镜相位和达曼光栅相位的组合相位的一半；
所述第一旋向圆偏振光和不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光传输至所述成像器；
所述成像器的显示屏显示所述第一旋向圆偏振光，所述成像器将不同拓扑荷阶数的第二旋向圆偏振光在所述显示屏的不同位置处显示；
所述光发生器产生N束光，产生的每束光被传输至对应的光阶转换器；
所述光阶转换器将传输过来的光转为相应拓扑荷阶数的奇点光束，所述相应拓扑荷阶数的奇点光束传输至分束镜；
所述分束镜将N个所述光阶转换器转换得到的奇点光束进行合束，得到合束光，所述合束光传输至所述解调装置。
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