检测涡旋光束拓扑荷的方法有很多,主要分为模式转换法、干涉法和衍射法。模式转换法中的透镜法是涡旋光束通过透镜之后,l阶的涡旋光束会转化成|l|个二次一级涡旋实现对涡旋光束拓扑荷的测量。干涉法中涡旋光束与球面波干涉时,干涉图具有l个螺旋臂。理想情况下,点光源发出的光即为球面波,它的等相位面为球面。涡旋光束与球面波在相同传播方向上的电场表示分别可以简化为(假设两光束振幅一致):E1=Aexp(ilθ)

,则两光束的干涉叠加光强为:

螺旋臂l的数目代表拓扑荷的数目,旋转方向代表拓扑荷的正负。
涡旋光束与平面波干涉时,涡旋光束与平面波在相同传播方向上的电场表示分别可以简化为

l是涡旋光束的拓扑荷,则两光束的干涉叠加光强为:

叉形光栅的分叉数目代表拓扑荷的数目,叉形取向方向代表拓扑荷的正负。
涡旋光束与其共轭光波在相同传播方向上的电场表示分别可以简化为:

则两光束的干涉叠加光强为:

该方法是把涡旋光束分成两束,在其中一路光路中加入道威棱镜(Dove Prism)得到涡旋光束的共辄,干涉图的光瓣数目表示涡旋光束的拓扑荷数。[1]邹文康等人[2]将周期渐变型光栅的渐变性与环形光栅的完全对称性相结合,对环形光栅的结构附加周期渐变性并进行优化,研制了一种用于涡旋光束高阶拓扑荷数测量的新型环形渐变型光栅,涡旋光束准直投射至环形渐变光栅形成远场衍射图案,其变化规律精准地对应涡旋光束轨道角动量状态。张雪[3]提出了一种基于多面锥形镜来测量涡旋光束的拓扑荷的方法。刘辉等人采用正反涡旋的两束拉盖尔高斯涡旋光束干涉后的光强分布图得到拓扑荷信息.研究表明,通过加入道威棱镜,可以得到明显的干涉光斑,干涉后分立光斑的个数为拓扑电荷数的两倍,直径方向的暗纹数,与拓扑电荷数相吻合。
大多数的传统涡旋光束拓扑荷值测量方法要求涡旋光束具有一定的稳定传输特性,而完美涡旋光束多在SLM的傅里叶平面上产生,因此会导致传统测量方法难以对完美涡旋光束的拓扑荷值进行测量。任斐斐等人[7]提出了一种同轴干涉测定方法,其基本思路是利用一个空间光调制器同时调制产生完美涡旋光与球面波,调制球面波的发散角使两者发生干涉,利用干涉条纹数来实现拓扑荷数的直接快速测定。
我们利用MAGICHOLO光场调控软件,分别通过叠加轴锥和像散测出涡旋光的拓扑荷,也用涡旋光分别与平面波、球面波干涉来测拓扑荷。

涡旋光叠加轴锥测拓扑荷

涡旋光叠加像散测拓扑荷

涡旋光与平面波干涉测拓扑荷

涡旋光与球面波干涉测拓扑荷