Refraktive Elemente zur Messung des orbitalen Drehimpulses eines einzelnen Photons

Wir haben einen Modus-Transformator entwickelt, der aus zwei maßgefertigten refraktiven optischen Elementen besteht, die Zustände des orbitalen Drehimpulses in transversale Impulszustände umwandeln. Diese Transformation ermöglicht eine effiziente Messung des orbitalen Drehimpulsgehalts eines eingehenden Lichtstrahls. Wir charakterisieren die Kanalkapazität des Systems für 50 Eingangsmodi und geben einen maximalen Wert von 3,46 Bits pro Photon an. Mit einer elektronisch multiplizierenden CCD (EMCCD)-Kamera, deren Laserquelle so abgeschwächt ist, dass im Durchschnitt weniger als ein Photon pro Messperiode im System vorhanden ist, zeigen wir, dass die Elemente effizient für den Einsatz in Einzelphotonenexperimenten sind.