一種生成橢圓偏振矢量光場(chǎng)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及光場(chǎng)偏振態(tài)分布領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]偏振是光的一種重要屬性，偏振調(diào)控在光場(chǎng)的調(diào)控中起著至關(guān)重要的作用。矢量光場(chǎng)是指同一時(shí)刻同一波陣面上不同位置具有不同偏振態(tài)的光場(chǎng)，這種光場(chǎng)偏振態(tài)非均勻分布的矢量光場(chǎng)在光場(chǎng)時(shí)空演化及其與物質(zhì)的相互作用中起著非常重要的作用。矢量光場(chǎng)獨(dú)特的偏振態(tài)分布在光學(xué)刻蝕、光學(xué)存儲(chǔ)、光學(xué)誘捕、光學(xué)微操控等領(lǐng)域都有非常廣闊的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]近年來(lái)，線偏振矢量光場(chǎng)的生成技術(shù)日趨成熟，方法多種多樣，包括液晶偏振轉(zhuǎn)換法、4f相干疊加法、晶體雙折射法和激光腔內(nèi)直接生成法等[如X.L.Wang etal., “Generat1n of arbitrary vector beams with a spatial light modulator anda common path interferometric arrangement,，，Opt.Lett.32，3549 (2007)]。對(duì)于橢圓偏振矢量光場(chǎng)，最近有研宄者從理論上研宄了其在擾動(dòng)大氣中的傳輸特性[J.0u etal., “Intensity and polarizat1n properties of elliptically polarized vortexbeams in turbulent atmosphere,，，Opt.&Laser Technol.67，I (2015)]。然而橢圓偏振矢量光場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)生成技術(shù)還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種生成偏振矢量光場(chǎng)的裝置及方法，用于解決目前缺乏生成橢圓偏振矢量光場(chǎng)的方法的技術(shù)缺陷。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種生成橢圓偏振矢量光場(chǎng)的裝置，包括依次排布的凹透鏡、一號(hào)凸透鏡、空間光調(diào)制器、二號(hào)凸透鏡、衰減片、濾光器、波片、三號(hào)凸透鏡和光柵；所述空間光調(diào)制器放置于二號(hào)凸透鏡前焦平面上，且空間光調(diào)制器由控制器控制在其上投影全息圖，所述全息圖上加載有相位信息和形狀信息；所述濾光器放置于二號(hào)凸透鏡后焦平面上同時(shí)也位于三號(hào)凸透鏡前焦平面上，所述衰減片有2片且分別位于濾光器的2個(gè)光線入口處，所述波片有2片且分別位于濾光器的2個(gè)光線出口處；所述光柵放置于三號(hào)凸透鏡后焦平面上。
[0007]本發(fā)明中，凹透鏡、一號(hào)凸透鏡起到擴(kuò)束光線的作用，根據(jù)需要擴(kuò)束的倍數(shù)來(lái)選擇凹透鏡和一號(hào)凸透鏡的焦距；之后通過由空間光調(diào)制器、二號(hào)凸透鏡、濾光器、三號(hào)凸透鏡、光柵等組成的4f系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光束的調(diào)節(jié)。其中，位于濾光器前的衰減片用于調(diào)整光的振幅；位于濾光器后的波片實(shí)現(xiàn)了將兩束攜帶空間變化相位的線偏振光轉(zhuǎn)化成在龐加萊球上對(duì)應(yīng)的兩正交基矢；最后的光柵用于將兩束光合成。
[0008]以本裝置為基礎(chǔ)，可以通過改變衰減片的衰減幅度和波片的類型及波片之間的擺放位置關(guān)系從而獲得各種不一樣的光場(chǎng)。如將衰減片的衰減幅度設(shè)置成相同的、且波片選擇四分之一波片且與光軸呈90°放置，則可以獲得線偏振光場(chǎng)；如將2個(gè)衰減片的衰減幅度設(shè)置成不一致，且波片類型均為四分之一波片且2個(gè)波片的光軸垂直放置則可獲得橢圓光場(chǎng)；更為極端的情況，將衰減片的衰減幅度設(shè)置成相同的、且波片選擇四分之一波片且與光軸呈90°放置，但其中一個(gè)衰減片的衰減幅度很大導(dǎo)致通過該衰減片的光束幾乎全部衰減，而通過另一個(gè)衰減片的光束可以衰減一定幅度后射出，則可獲得圓偏振光場(chǎng)；通過將波片均設(shè)置成二分之一波片且波片光軸呈45°設(shè)置，則可以獲得廣義雜化偏振矢量光場(chǎng)。
[0009]進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，2個(gè)衰減片的衰減幅度不一致，且2個(gè)波片的波片類型均為四分之一波片且2個(gè)波片的光軸垂直設(shè)置。用上述裝置可以生成橢圓偏振矢量光場(chǎng)，具體方法如下:將準(zhǔn)直的入射激光依次穿過凹透鏡和一號(hào)凸透鏡而擴(kuò)束成線偏振光束，擴(kuò)束后的光束通過投影有全息圖的空間光調(diào)制器從而在光束中加載上相位信息和形狀信息，之后再依次通過二號(hào)凸透鏡、衰減片和濾光器，由于設(shè)置2個(gè)衰減片衰減幅度不一致從而獲得兩束振幅不一致的線偏振光束，接著兩束光束各穿過I個(gè)四分之一波片，且由于2個(gè)波片的光軸相互垂直設(shè)置，因此得到兩束振幅不一致的圓偏振光束，并且一個(gè)左旋一個(gè)右旋，最后將兩束光束穿過三號(hào)凸透鏡和光柵進(jìn)行相干疊加，生成橢圓偏振矢量光場(chǎng)。
[0010]有益效果:本發(fā)明提供的生成橢圓偏振矢量光場(chǎng)的裝置及方法能夠更好地研宄矢量光場(chǎng)的生成技術(shù)、焦場(chǎng)特性和傳播行為等，以及線偏振矢量光場(chǎng)、橢圓偏振矢量光場(chǎng)和圓偏振渦旋光場(chǎng)之間的聯(lián)系和演變規(guī)律。具體來(lái)說(shuō):
[0011](I)本發(fā)明光路簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，穩(wěn)定性強(qiáng)；
[0012](2)本發(fā)明通過改變加載在空間光調(diào)制器上的全息圖的相位信息和形狀信息進(jìn)行調(diào)控，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛；
[0013](3)本發(fā)明生成的矢量光場(chǎng)偏振態(tài)只包含橢圓偏振態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橢圓偏振調(diào)控的研宄；
[0014](4)本發(fā)明通過衰減片改變衍射光的振幅，通過調(diào)節(jié)衰減片并配合波片和光柵，能夠?qū)崿F(xiàn)線偏振矢量光場(chǎng)、圓偏振禍旋光場(chǎng)和橢圓偏振矢量光場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)換，為研宄這幾個(gè)光場(chǎng)之間的關(guān)聯(lián)性和演變規(guī)律提供條件；
[0015](5)本發(fā)明還可通過更換波片類型，如將四分之一波片換成二分之一波片，可生成廣義雜化偏振矢量光場(chǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明生成的橢圓偏振矢量光場(chǎng)的總光強(qiáng)圖；
[0018]圖3是本發(fā)明生成的橢圓偏振矢量光場(chǎng)經(jīng)過0°線偏振片后的光強(qiáng)圖；
[0019]圖4是本發(fā)明生成的橢圓偏振矢量光場(chǎng)經(jīng)過45°線偏振片后的光強(qiáng)圖；
[0020]圖5是本發(fā)明生成的橢圓偏振矢量光場(chǎng)經(jīng)過90°線偏振片后的光強(qiáng)圖；
[0021]圖6是本發(fā)明生成的橢圓偏振矢量光場(chǎng)經(jīng)過135°線偏振片后的光強(qiáng)圖；
[0022]圖7為本發(fā)明生成的橢圓偏振矢量光場(chǎng)