[發明專利]改變光束偏振方向二維分布的裝置

無效

• 申請號: 201210473826.0
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102928990A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張運波;曾愛軍;陳立群;王瑩;黃惠杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02F1/01
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及偏振光學領域，特別是一種用于改變光束偏振方向二維分布的裝置。

背景技術

工業技術中常常需要形成偏振方向特定二維分布的光束或者改變入射光束的偏振方向。例如，高數值孔徑光刻中采用X-偏振光束（橫電場TE）提高成像對比度，得到更高的曝光線條密集度；光纖通訊中，常常采用偏振裝置矯正由于應力作用、纖芯不規則、光纖傳輸方向不斷變化造成的光偏振態誤差，降低與偏振有關的噪聲，保證光纖通訊質量；徑向偏振光束可以通過逆切倫科夫效應用于加速相對論粒子；特殊偏振光束常常用于偏振光學器件和偏振成像系統的研究。

通常采用的偏振方向改變器件是三波片偏振控制器，它由兩個四分之一波片，一個二分之一波片組成，二分之一波片位于兩個四分之一波片之間，每個波片都可繞光軸自由轉動。該系統中波片的轉動需要電機或者其它機械裝置驅動，這就限制了偏振器的控制速度。

美國專利US?8199403B2公開了一種用于微光刻照明的切向偏振和徑向偏振光束產生裝置。該裝置由一個線性起偏器和兩個二分之一波片組成，每個二分之一波片包含四個區域，每個區域的光軸方向不同。當線偏振光通過兩個二分之一波片時，光束被分成8個區域，每個區域具有不同的偏振方向，形成切向或者徑向光束。該裝置的成本低廉，透過率高，但是所用的兩個二分之一波片在制作完成后光學參數無法改變，只能形成特定的偏振分布。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術的問題，提供了一種改變光束偏振方向二維分布的裝置，該裝置具有結構簡單，操作方便的特點。

本發明的技術解決方案如下：

一種改變光束偏振方向二維分布的裝置，其特點在于其構成包括沿入射光束方向依次是起偏器、四分之一波片和反射式空間光調制器，該反射式空間光調制器的控制端與控制器的輸出端相連，入射光束通過所述的起偏器起偏后形成線偏振光，該線偏振光的偏振方向與Y軸平行，垂直地入射到所述的四分之一波片上，該四分之一波片的O光的光軸與Y軸的夾角設為45°或-45°。

在所述的起偏器和四分之一波片之間設有消偏振分光棱鏡。

所述的起偏器是偏振片、尼科耳棱鏡、格蘭棱鏡或沃拉斯頓棱鏡。

所述的反射式空間光調制器為液晶的反射式空間光調制器、光彈效應反射式純相位型空間光調制器或磁光效應反射式純相位型空間光調制器。

所述的反射式空間光調制器的各個單元的O光軸和E光軸的方向一致，O光軸與所述的起偏器的透光軸方向平行；O光相位不變，E光相位延遲量由所述的控制器控制θ≈δ-90°，其中，θ為偏振方向轉動角度，δ反射式空間光調制器單元的相位延遲量。

本發明的優點是：

1只需要對反射式空間光調制器的每個單元進行相位延遲設置或控制即可實現目前所需的任意偏振方向二維分布，兩者具有嚴格的線性關系，可以實現二維偏振方向分布的精密控制。

2由于偏振轉換是通過電信號直接控制，無機械運動，不僅消除了振動對系統的影響，并且具有較高的偏振控制速度。

3反射式空間光調制器采用計算機程序控制，操作方便，省時省力。

4該裝置結構簡單，易于裝調。

附圖說明

圖1為本發明改變光束偏振方向二維分布的裝置實施例1的光路圖。

圖2為本發明實施例2的光路圖。

圖3A為反射式空間光調制器一個單元的原理示意圖。

圖3B為施加電壓時空間光調制器單元中液晶分子旋轉示意圖

圖4為反射式空間光調制器O光軸與四分之一波片O光軸關系示意圖。

圖5為采用本發明所形成的切向偏振分布示意圖。

圖6為采用本發明所形成的徑向偏振分布示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。

圖1為本發明改變光束偏振方向二維分布的裝置實施例1的光路圖。由圖可見，本發明改變光束偏振方向二維分布的裝置，構成包括沿入射光束方向依次是起偏器1、四分之一波片3和反射式空間光調制器4，該反射式空間光調制器4的控制端與控制器5的輸出端相連，入射光束11通過所述的起偏器1起偏后形成線偏振光12，該線偏振光12的偏振方向與Y軸平行，垂直地入射到所述的四分之一波片3上，該四分之一波片3的O光的光軸與Y軸的夾角設為45°或-45°。

頻率和偏振態穩定的光束11，垂直入射至起偏器1表面。如果輻射源產生光束尺寸較小，可能需要擴束器(圖中省略)對光束進行擴束。