研究目的
利用循环、旋转和反转剪切干涉仪测定光学涡旋光束的拓扑荷数。
研究成果
剪切干涉测量法是确定光学涡旋光束拓扑荷数的有效方法。循环式和旋转式剪切干涉仪产生具有两个反向分叉的干涉图样，可通过m = N - 1确定荷数。反转剪切干涉仪产生单一分叉图样，推导出近似公式|m| = (N - 1)/2，便于更轻松地检测荷数符号和数值。该方法简单紧凑，受环境干扰影响较小，在光通信和奇点光学领域具有潜在应用价值。
研究不足
该研究仅限于单色相干光源（氦氖激光）；可能不直接适用于多色或部分非相干光束。干涉仪需要精确对准，且对装置变动敏感。反转干涉仪的数学近似是在特定假设（如光束强度相等）下推导的，这些假设在实际场景中未必成立。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用剪切干涉法检测涡旋特征并确定拓扑荷数。使用了循环剪切、旋转剪切和反转剪切三种干涉仪，因其无需参考光束即可生成干涉图样且具有简便高效的特点。
2：样本选择与数据来源：
通过氦氖激光器结合计算机全息图的空间光调制器产生不同拓扑荷数（如m=2,3,4,-2,-3,-4）的光学涡旋光束，根据拓扑荷数值选取样本进行对比分析。
3：实验设备与材料清单：
5mW氦氖激光器（波长λ=632.8nm）、准直器、Holoeye LC-2002空间光调制器、计算机、透镜（焦距50cm）、光阑、分束器、反射镜、棱镜（含直角棱镜与可旋转棱镜）及用于记录干涉图样的CCD相机。
4：8nm）、准直器、Holoeye LC-2002空间光调制器、计算机、透镜（焦距50cm）、光阑、分束器、反射镜、棱镜（含直角棱镜与可旋转棱镜）及用于记录干涉图样的CCD相机。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：循环剪切干涉仪：激光束经准直后通过空间光调制器产生涡旋，用光阑滤选一级衍射光，再次准直后由分束器和反射镜形成对向传播光束，在CCD相机上干涉成像。旋转剪切干涉仪：类似配置，通过固定棱镜与可旋转棱镜实现波前旋转。反转剪切干涉仪：利用分束器、反射镜和棱镜对波前进行水平翻转后干涉。针对不同拓扑荷数记录干涉图样。
5：数据分析方法：
通过目视分析干涉图样中叉形图案的瓣数进行计数。推导数学近似公式：循环与旋转干涉仪采用m=N-1，反转干涉仪采用|m|=(N-1)/2（N为瓣数）?；诟咚构馐胛行馐缮娣匠探心Ｄ饧扑?。
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获取完整内容-
He-Ne laser
5mW, λ=632.8 nm
Generates a Gaussian beam for producing optical vortex beams.
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Spatial Light Modulator
LC-2002
Holoeye
Displays computer-generated holograms to transform Gaussian beams into Laguerre-Gaussian vortex beams.
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CCD camera
Records interference patterns from the interferometers.
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Lens
focal length 50 cm
Collimates and focuses the laser beam; used in the optical setup for beam manipulation.
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Beam Splitter
Splits the input beam into two parts for interference in shearing interferometers.
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Mirror
Reflects beams in the interferometric setups.
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Prism
Right angle prism, Rotatable prism
Used in rotational and reversal shearing interferometers to rotate or flip wavefronts.
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Diaphragm
Filters the beam to allow only the first diffraction order to pass, selecting the vortex beam.
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