角向偏振光束的产生及该光束抗湍流处理的方法及装置

技术特征：
1.一种角向偏振光束产生装置，其特征在于：包括：线偏振光产生模块，产生一偏振方向为的线偏振光；分束模块，将所述线偏振光分成x偏振光和y偏振光，并保持两束光平行同向传输，且在同一位置处的光程相等；信息加载模块，在所述x偏振光和所述y偏振光上同时加载涡旋相位；合束模块，将加载了涡旋相位后的x偏振光与加载了涡旋相位后的y偏振光合束，得到矢量涡旋光；调制模块，利用波片对所述矢量涡旋光进行调制，得到角向偏振光束。2.如权利要求1所述的角向偏振光束产生装置，其特征在于：所述线偏振光产生模块包括：激光器，出射振动方向为y方向的完全相干第一偏振光；线偏振片，所述第一偏振光的偏振方向经过该线偏振片校准，得到第二偏振光；半波片，该半波片将所述第二偏振光的偏振方向调整为，得到偏振方向为的第三偏振光；第一反射镜，该第一反射镜通过反射改变所述第三偏振光的传播方向，得到传输方向与所述第三偏振光传输方向垂直的第四偏振光。3.如权利要求2所述的角向偏振光束产生装置，其特征在于：所述分束模块包括：偏振分束镜，所述第四偏振光经过该偏振分束镜后分为所述x偏振光和所述y偏振光，所述x偏振光在所述偏振分束镜上发生透射，所述y偏振光在所述偏振分束镜上发生反射；第一内直角反射镜组合，由两个反射镜垂直相接而成，使得所述x偏振光沿与透射方向平行反向的路线反射至所述偏振分束镜，并从所述偏振分束镜透射；第二内直角反射镜组合，由两个反射镜垂直相接而成，使得所述y偏振光沿与反射方向平行反向的路线反射至所述偏振分束镜，并从所述偏振分束镜反射。4.如权利要求3所述的角向偏振光束产生装置，其特征在于：所述信息加载模块包括：透射式空间光调制器，所述x偏振光与所述y偏振光平行传输至该透射式空间光调制器，分别通过该透射式空间光调制器的左右两部分，由该透射式空间光调制器的左右两部分分别在所述x偏振光与所述y偏振光中加载涡旋相位；计算机，该计算机连接在所述透射式空间光调制器上，用于在所述透射式空间光调制器的屏幕上加载涡旋相位全息图。5.如权利要求4所述的角向偏振光束产生装置，其特征在于：所述合束模块包括：偏振合束镜，加载涡旋相位的x偏振光在该偏振合束镜上透射，加载涡旋相位的y偏振光在该偏振合束镜上反射，并将加载涡旋相位后的x偏振光与加载涡旋相位后的y偏振光通过该偏振合束镜合成为第一矢量涡旋光；第三内直角反射镜组合，由两个反射镜垂直相接而成，由所述偏振合束镜透射的加载了涡旋相位的x偏振光经过该第三内直角反射镜组合沿与透射方向平行反向的路线反射至所述偏振合束镜；第四内直角反射镜组合，由两个反射镜垂直相接而成，由所述偏振合束镜反射的加载了涡旋相位的y偏振光经过该第四内直角反射镜组合沿与反射方向平行反向的路线反射至
所述偏振合束镜；第二反射镜，该第二反射镜通过反射改变所述第一矢量涡旋光的传播方向，得到传输方向与第一矢量涡旋光传输方向呈直角的第二矢量涡旋光。6.如权利要求5所述的角向偏振光束产生装置，其特征在于：所述调制模块包括：四分之一波片，旋转该四分之一波片使得所述第二矢量涡旋光中的x偏振方向光分量和y偏振方向光分量分别调制为携带涡旋相位的右旋圆偏振光和左旋圆偏振光，所述第二矢量涡旋光转化为径向偏振光；半波片组合，由两个半波片组合而成，调整两个半波片快轴之间的夹角，所述径向偏振光转化为角向偏振光。7.如权利要求5-6任意一项所述的角向偏振光束产生装置，其特征在于：所述第一内直角反射镜到所述偏振分束镜的距离和所述第二内直角反射镜到所述偏振分束镜的距离相等，且所述第一内直角反射镜中心与所述偏振分束镜中心的偏移量和所述第二内直角反射镜中心与所述偏振分束镜中心的偏移量相等；所述第三内直角反射镜到所述偏振合束镜的距离与所述第四内直角反射镜到所述偏振合束镜的距离相等，且所述第三内直角反射镜中心与所述偏振合束镜中心的偏移量和所述第四内直角反射镜中心与所述偏振合束镜中心的偏移量相等。8.一种角向偏振光束产生方法，其特征在于：利用如权利要求7所述的一种角向偏振光束产生装置产生，包括以下几个步骤：s11:对所述激光器出射的光进行校准，使其在竖直方向振动，得到y方向偏振高斯光束，将光束的偏振方向调整为，以便于下一步将光束分成强度相等的x偏振方向分量和y偏振方向分量；s12：将方向的线偏振光束进行反射，然后被分为x方向偏振光和y方向偏振光，并让其平行同轴传输；s13：分别在x方向偏振光和y方向偏振光上同时加载拓扑荷数为1和-1的涡旋相位和；s14：将调制过的x偏振方向光分量和y偏振方向光分量合束，得到一矢量涡旋光束；s15：将矢量涡旋光束中的x偏振方向光分量和y偏振方向光分量分别调制为携带涡旋相位的右旋圆偏振光和左旋圆偏振光，此时的矢量涡旋光束转化为径向偏振涡旋光束；s16：径向偏振涡旋光束通过由两个半波片组成的半波片组合，通过调整两个半波片快轴之间的夹角得到角向偏振光束。9.一种角向偏振光束抗湍流处理的装置，其特征在于，角向偏振光束由权利要求1所述的一种角向偏振光束产生装置产生，包括：二氧化钛散射体，二氧化钛散射体旋转后可使得角向偏振光束被散射，从而降低其相干度；薄透镜，薄透镜的前焦面与二氧化钛散射体重合，起到傅里叶变换的作用；高斯振幅滤波片，对傅里叶变换后的光进行高斯整形。10.一种角向偏振光束抗湍流处理的方法，其特征在于：利用如权利要求9所述的一种角向偏振光束抗湍流处理的装置处理，包括以下几个步骤：
s21：利用如权利要求1所述的一种角向偏振光束产生装置产生角向偏振光束；s22：将角向偏振光束散射，降低光束的空间相干性的同时从偏振矩阵中提取光束中蕴含的偏振信息；s23：对散射后的角向偏振光束进行傅里叶变换处理，将光束的偏振信息隐藏到二阶关联统计函数中；s24：对光束进行高斯振幅调制，得到非偏振的具有特殊二阶关联统计函数的部分相干光束。

技术总结
本发明公开了一种角向偏振光束的产生及该光束抗湍流处理的方法及装置。该装置包括透射式空间光调制器、偏振分束镜、内直角反射镜组合、四分之一波片和半波片，此方法原理简单、能够稳定高效地产生角向偏振光束。将产生的光束入射至二氧化钛散射体中，并通过透镜准直，可以产生具有蕴含角向偏振信息的特殊二阶关联部分相干光，在传输过程中偏振信息被很好的隐藏在二阶关联统计函数中，实现了抗湍流的效果并在远场得到具有极高偏振纯度的角向偏振态。本发明中的实验设备和器件都比较常见，原理简单，效果明显，对于复杂环境下矢量光束的传输研究，如激光通信等具有重大意义。如激光通信等具有重大意义。如激光通信等具有重大意义。


技术研发人员：孙曦 董震 陈亚红 王飞 蔡阳健
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2022.06.14
技术公布日：2022/7/15