基于马赫曾德干涉仪的两涡旋光束离轴干涉研究

能够准确识别和探测涡旋光束所承载的轨道角动量量子数,是开展以光场轨道角动量进行信息编码的高维量子通信的研究基础。目前的探测方式以干涉为主,其中涉及两束涡旋光之间的干涉法为“镜像干涉法”。该方法能有效识别轨道角动量的大小,但无法判断其和旋向相关的正负。文章基于全面、准确探测光子轨道角动量量子数的目的,将涡旋半波片获得的涡旋光束置于马赫曾德干涉仪的两臂,通过改变两臂的偏振态和涡旋半波片,获得轨道角动量量子数分别为l₁和l₂的两个涡旋光束,实验结合理论分析了二者之间的离轴干涉。干涉图样是中心有|l₁-l₂|个错位条纹的叉形光栅,光栅的开口方向反映了l₁-l₂的正负。因此,当参考光束的轨道角动量量子数明确已知时,由干涉图样可以准确识别待测光束的轨道角动量大小以及正负。该方法解决了对涡旋光束旋向的准确识别,有助于研究光子轨道角动量与物质的相互作用过程,为深入分析产生的新光场的轨道角动量模式提供了参考。