[發(fā)明專(zhuān)利]偏振轉(zhuǎn)換器、矢量光束生成系統(tǒng)及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210562648.9
• 申請(qǐng)日: 2012-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103033945A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周哲海;譚峭峰;顧華榮;祝連慶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué);清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/28
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/28
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賀持緩

1.一種偏振轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述偏振轉(zhuǎn)換器包括：多個(gè)等面積且呈扇形狀的分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵；其中，

所述多個(gè)等面積且呈扇形狀的分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵的光柵周期相同，光柵刻槽的取向相同；通過(guò)按預(yù)設(shè)條件設(shè)定所述所有分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵的光柵刻槽在空間的取向，將入射至所述偏振轉(zhuǎn)換器的偏振空間均勻的線偏振光轉(zhuǎn)換為多種不同形式的偏振空間不均勻的矢量光束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，在所述多個(gè)等面積且呈扇形狀的分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵中的每一個(gè)扇形區(qū)域中，所述扇形區(qū)域的角平分線與所述入射線偏振光的第一振動(dòng)方向所成的夾角為θ，所述光柵刻槽的法線與所述第一振動(dòng)方向所成的夾角為Ф，則所述入射線偏光透過(guò)所述扇形區(qū)域的光柵的第二振動(dòng)方向滿足等式：φ＝2×Ф=P×θ，其中，P為生成的矢量光束的偏振級(jí)次。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏振轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述多個(gè)等面積呈扇形狀的分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵為熔融石英，所述介質(zhì)光柵在600納米處的折射率為1.458。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏振轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述光柵周期為0.52微米，所述偏振轉(zhuǎn)換器的占空比為0.65，所述光柵刻槽的深度為5.75微米。

5.一種矢量光束生成系統(tǒng)，其特征在于，所述矢量光束生成系統(tǒng)包括：

激光器，用于發(fā)出激光束；

濾波系統(tǒng)，用于將所述激光束進(jìn)行濾波；

準(zhǔn)直透鏡，用于將所述濾波后的激光束準(zhǔn)直為平行光束；

擴(kuò)束系統(tǒng)，用于將所述平行光束調(diào)整成適當(dāng)大小的光斑；

偏振片，用于將所述光斑轉(zhuǎn)換為偏振空間均勻的線偏振光，所述線偏振光的方向由所述偏振片的通光方向確定；

偏振轉(zhuǎn)換器，用于將入射的所述線偏振光轉(zhuǎn)換為偏振空間不均勻的矢量光束；

其中，通過(guò)調(diào)整所述激光器發(fā)出的所述激光束并按預(yù)設(shè)條件設(shè)定所述偏振轉(zhuǎn)換器上的所有分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵的光柵刻槽在空間的取向，將入射至所述偏振轉(zhuǎn)換器的偏振空間均勻的線偏振光轉(zhuǎn)換為多種不同形式的偏振空間不均勻的矢量光束。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：

偏振片，用于檢測(cè)所述矢量光束的空間偏振特性；

電荷耦合元件，用于接收透過(guò)所述偏振片的矢量光束的強(qiáng)度，并將所述強(qiáng)度信號(hào)發(fā)送給計(jì)算設(shè)備，以使得所述計(jì)算設(shè)備對(duì)所述矢量光束進(jìn)行分析處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述所有分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵為等面積且呈扇形狀，所述所有分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵的光柵周期相同，光柵刻槽的取向相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，在所述所有分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵中的每一個(gè)扇形區(qū)域中，所述每一個(gè)扇形區(qū)域的角平分線與所述線偏振光的第一振動(dòng)方向所成的夾角為θ，所述光柵刻槽的法線與所述第一振動(dòng)方向所成的夾角為Ф，則所述入射線偏光透過(guò)所述扇形區(qū)域的光柵的第二振動(dòng)方向滿足等式：φ＝2×Ф=P×θ，其中，P為所述矢量光束的偏振級(jí)次。

9.一種矢量光束生成方法，其特征在于，所述方法包括：

通過(guò)激光器發(fā)出激光束；

通過(guò)濾波系統(tǒng)將所述激光束進(jìn)行濾波，

通過(guò)準(zhǔn)直透鏡將所述濾波后的激光束準(zhǔn)直為平行光束；

通過(guò)擴(kuò)束系統(tǒng)將所述平行光束調(diào)整成適當(dāng)大小的光斑；

通過(guò)偏振片將所述光斑轉(zhuǎn)換為偏振空間均勻的線偏振光，所述線偏振光的方向由所述偏振片的通光方向確定；

通過(guò)偏振轉(zhuǎn)換器將入射的所述線偏振光轉(zhuǎn)換為偏振空間不均勻的矢量光束；

其中，通過(guò)調(diào)整所述激光器發(fā)出的所述激光束并按預(yù)設(shè)條件設(shè)定所述偏振轉(zhuǎn)換器上的所有分塊亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵的光柵刻槽在空間的取向，將入射至所述偏振轉(zhuǎn)換器的偏振空間均勻的線偏振光轉(zhuǎn)換為多種不同形式的偏振空間不均勻的矢量光束。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

通過(guò)偏振片檢測(cè)所述矢量光束的空間偏振特性；

通過(guò)電荷耦合元件接收透過(guò)所述偏振片的矢量光束的強(qiáng)度，并將所述強(qiáng)度信號(hào)發(fā)送給計(jì)算設(shè)備，以使得所述計(jì)算設(shè)備對(duì)所述矢量光束進(jìn)行分析處理。