[發(fā)明專(zhuān)利]一種光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410494537.8
• 申請(qǐng)日: 2014-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104236715A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張運(yùn)海;楊皓旻
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01J4/00
• 分類(lèi)號(hào): G01J4/00
• 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: 史霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種矢量光束性質(zhì)的測(cè)量方法，特別涉及一種光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

利用基于位相和偏振調(diào)制的矢量光場(chǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)控，在光束整形、光學(xué)微操縱、表面等離激元激發(fā)與電磁場(chǎng)增強(qiáng)等方面有重要應(yīng)用，并可應(yīng)用在全光調(diào)控、量子通信、傳感與成像等領(lǐng)域。在調(diào)控的過(guò)程中，矢量光束性質(zhì)的測(cè)量是必不可少的環(huán)節(jié)，包括振幅、相位、偏振態(tài)等。其中，偏振態(tài)的常規(guī)檢測(cè)方法是利用偏振片作為起偏器和檢偏器配合，檢測(cè)垂直于光束傳播方向的平面內(nèi)偏振分量。但對(duì)于徑向偏振、角向偏振等矢量光束，以及矢量光束聚焦焦點(diǎn)處，其偏振態(tài)較復(fù)雜，不僅局限于垂直傳播方向的平面內(nèi)，利用偏振片檢查不能滿足要求。

根據(jù)散射理論和表面等離子體共振效應(yīng)，當(dāng)微粒大小達(dá)到光波波長(zhǎng)量級(jí)時(shí)，微粒對(duì)光的散射效應(yīng)不再是宏觀的漫反射效果。尤其當(dāng)微粒具有一定的長(zhǎng)寬比，形成棒狀時(shí)，當(dāng)光波的電場(chǎng)振動(dòng)方向和金納米棒的長(zhǎng)軸方向一致時(shí)，金納米棒表面會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的等離子體共振。

目前，對(duì)徑向、角向偏振光束的形成裝置及方法研究較多，此外，現(xiàn)有技術(shù)中，利用隨機(jī)分布的金納米棒檢測(cè)調(diào)制后的角向偏振光，定性驗(yàn)證了偏振狀態(tài)，還包括通過(guò)測(cè)試光束在接近聚焦點(diǎn)處偏振態(tài)分布，從而推算出聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)。但尚未見(jiàn)到對(duì)光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)分布定量檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種用于檢測(cè)光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布的檢測(cè)方法，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還在于提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，功能完善，能實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，包括：

1)將入射光束通過(guò)掃描振鏡反射到物鏡，然后透過(guò)物鏡會(huì)聚至物鏡焦點(diǎn)處；

2)將標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品放置在物鏡的焦平面上，讓通過(guò)物鏡會(huì)聚的光照射在標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品上，所述標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品上設(shè)置有長(zhǎng)軸沿x，y和z三維方向放置的三個(gè)金納米棒；

其中，所述掃描振鏡通過(guò)移動(dòng)改變?nèi)肷涔馐姆瓷渎窂绞沟梅瓷涔獗闅v標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品的所有位置；

3)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品反向散射回的光線穿回所述物鏡，再由光探測(cè)器接收，以形成標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品的光學(xué)圖像，所述光學(xué)圖像分別代表焦點(diǎn)處光束在x、y、z三個(gè)方向的偏振態(tài)分量，由所述三個(gè)分量的相對(duì)強(qiáng)度分布確定物鏡的聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布。

優(yōu)選的是，所述的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，所述入射光束首先通過(guò)分束鏡進(jìn)行分光，被分成一束透射光和一束反射光，取其中的反射光束傳播至所述掃描振鏡。

優(yōu)選的是，所述的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品散射回的光線穿回所述物鏡后，首先由所述掃描振鏡反射，然后穿過(guò)該分束鏡進(jìn)行分光，也被分成一束透射光和一束反射光，取其中的透射光傳播至所述光探測(cè)器。

優(yōu)選的是，所述的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品設(shè)置在位移臺(tái)上，所述位移臺(tái)設(shè)置有可沿x方向和y方向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步使得反射光遍歷標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品的所有位置；

優(yōu)選的是，所述的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，所述掃描振鏡和物鏡之間還設(shè)置有中間透鏡，所述中間透鏡與物鏡一起將圖像放大，所述入射光束通過(guò)掃描振鏡反射后先穿過(guò)所述中間透鏡，再到達(dá)物鏡。

優(yōu)選的是，所述的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品散射回的光線穿回所述物鏡后，先經(jīng)過(guò)所述中間透鏡，再由所述掃描振鏡反射。

優(yōu)選的是，所述的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品散射回的光線經(jīng)過(guò)該分束鏡進(jìn)行分光后的透射光首先經(jīng)過(guò)回路透鏡會(huì)聚在針孔處，再透過(guò)針孔傳播至所述光探測(cè)器。

優(yōu)選的是，所述的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，所述針孔設(shè)置在針孔板上，且所述針孔板設(shè)置在所述回路透鏡的焦平面上。

優(yōu)選的是，所述的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法，其中，所述三個(gè)金納米棒中，沿z軸方向放置的金納米棒與物鏡的光軸方向相同。

本發(fā)明公開(kāi)的光束在聚焦點(diǎn)處的偏振態(tài)空間分布測(cè)量方法的有益效果是：將表面等離子增強(qiáng)原理應(yīng)用于焦點(diǎn)處光束偏振態(tài)的測(cè)量，通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品，可確定其反映的光場(chǎng)偏振分量之間的定量關(guān)系，本發(fā)明提出的實(shí)驗(yàn)、定量檢測(cè)光束在焦點(diǎn)處偏振態(tài)強(qiáng)度的方法，可應(yīng)用于矢量調(diào)控光束后實(shí)際檢測(cè)光束性質(zhì)。

附圖說(shuō)明