[實用新型]一種偏振分布可調(diào)的矢量光束的產(chǎn)生及光強分布檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920199133.0
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN201518073U
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方溁;李勁松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G01J1/42
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型與光束產(chǎn)生及檢測裝置有關(guān)，特別是一種偏振分布可調(diào)的矢量光束的產(chǎn)生裝置。主要用于激光微加工、光學(xué)微操縱、光信息存儲、光與物質(zhì)相互作用等領(lǐng)域。

技術(shù)背景

在光束偏振態(tài)研究中，人們發(fā)現(xiàn)偏振態(tài)不只局限于我們常見的線偏振、圓偏振、橢圓偏振，還出現(xiàn)了徑向偏振、方位角偏振、旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束等。2000年，美國羅徹斯特大學(xué)研究中心K.S.Youngworth和T.G.Brown等人在Opt.Expresss上發(fā)表文章，理論上計算了徑向偏振光和方位角偏振光在高數(shù)值孔徑物鏡聚焦下的性質(zhì)，得到了引人矚目的結(jié)果(K.S.Youngworth?and?T.G.Brown，Opt.Expresss?7，77(2000))。其中徑向偏振光通過高數(shù)值孔徑的透鏡聚焦后可以獲得強的非傳播縱向場分量，從而形成尖銳的焦點，而方位角偏振光可以通過聚焦獲得中空光場。這些理論結(jié)果引起了光學(xué)界的廣泛重視，光學(xué)工作者也開始投入大量精力研究矢量光束，尤其是它的產(chǎn)生方法。2002年以色列科學(xué)家Z.Bomzon等人在Opt.Lett.上發(fā)表文章，利用特定結(jié)構(gòu)的隨空間變化的亞波長介電柵，在10.6微米波長處獲得了徑向偏振光束和方位角偏振光束兩種特殊的矢量光束(Z.Bomzon?etal，Optics?Letters，27，285(2002))。2002年英國劍橋大學(xué)M.Neil等人利用wollaston棱鏡和二元鐵電空間光調(diào)制器等設(shè)計了一個光學(xué)系統(tǒng)，不僅獲得了徑向偏振光束和方位角偏振光束而且得到了偏振態(tài)介于二者之間的一系列矢量光束(M.A.A.Neil?et?al，Optics?Letters，27，1929(2002))。2005年美國芝加哥大學(xué)的K.Toussaint等人利用特殊設(shè)計的主要由兩個衍射光學(xué)元件組成的光學(xué)系統(tǒng)，生成了和M.Neil的工作類似矢量光束(K.C.Toussaint?et?al，Optics?Letters，30，2846(2005))。2005年日本東北大學(xué)的Sato等人利用圓錐形的Brewster設(shè)計激光諧振腔生成徑向偏振光束。并接著在2006年，又利用C-切割Nd:YVO₄晶體的雙折射性質(zhì)，設(shè)計了特殊的激光諧振腔生成徑向偏振光束(Y.Kozawa?and?S.Sato，Optics?Letters，30，3063(2005)：K.Yonezawa，Y.Kozawa，and?S.Sato，Optics?Letters，31，2151(2006))。2007年3月，奧地利因斯布魯克醫(yī)科大學(xué)的C.Maurer等人在New?Jour.Phys.發(fā)表文章，利用Wollaston棱鏡和反射式空間光調(diào)制器等組成光學(xué)系統(tǒng)生成了拉蓋爾-高斯光束這樣一類特殊的矢量光束(C.Maurer?et?al，，New?J.Phys.9，78(2007))。在以上所述的研究中，生成的矢量光束偏振分布不可調(diào)，通常為某一種分布狀態(tài)，并且在需要生成不同偏振分布狀態(tài)的矢量光束時，必須對光路做出較大的調(diào)整，這就增加了生成不同偏振態(tài)的矢量光束的技術(shù)難度和試驗操作上的復(fù)雜性，不利于矢量光束獲得更廣泛的應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容

本實用新型主要解決了上述在先技術(shù)的不足，提供一種步驟簡單、實現(xiàn)方便的偏振分布可調(diào)的矢量光束的產(chǎn)生及其光強檢測裝置。本實用新型所要解決的技術(shù)問題還在于提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、部件少、使用方便、功能易于擴充的偏振分布可調(diào)的矢量光束的產(chǎn)生裝置。

本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案提供了偏振分布可調(diào)的矢量光束的產(chǎn)生及光強檢測裝置，其結(jié)構(gòu)特點是：包括光源、擴束鏡、圓錐面偏振器、帶有旋轉(zhuǎn)移動部件的兩平行放置的半波片、檢偏器、成像物鏡、面陣光電傳感器件以及圖像顯示器件，依次置于光源出射光束光路上；光源出射光束被擴束鏡擴束后，經(jīng)過圓錐曲面偏振器改變光束偏振態(tài)，形成某種偏振分布的矢量光束，通過旋轉(zhuǎn)移動部件調(diào)節(jié)兩半波片光軸夾角可調(diào)節(jié)光束的偏振分布，光束經(jīng)檢偏器檢偏后經(jīng)成像物鏡聚焦入射到面陣光電傳感器，用于檢測不同偏振態(tài)下偏振光束光強分布。

本實用新型所述的圓錐面偏振器的頂點位于光源出射光軸上且圓錐底面與光軸垂直。

本實用新型所述的兩平行放置的半波片的鏡面與光源光束垂直且初始時兩半波片快軸方向相同。

本實用新型所述的成像物鏡的鏡面中心經(jīng)由光源光束通過且鏡面與光源光束垂直。

本實用新型所述的面陣光電成像器件的光學(xué)接收面位于成像物鏡的焦點之后且與光源光束垂直。

本實用新型所述的圓錐曲面偏振器為圓錐曲面偏振膜，或為圓錐曲面殼式偏振元件。