[實用新型]一種用于產生角向偏振光的裝置

有效

• 申請號: 201521065233.6
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN205355523U
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 趙江;楊揚;唐霞輝;魏世星
• 申請（專利權）人: 武漢光谷科威晶激光技術有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

技術領域

本實用新型涉及激光技術領域，特別是一種用于產生角向偏振光的裝置。

背景技術

角向偏振光是一種特殊的偏振光，其偏振方向沿著光束橫截面的角向分布，如圖1所示。在光束中心由于存在偏振奇點，因此，光束中心強度為零。低階的角向偏振光一般呈現出環狀的強度分布。角向偏振光的特殊強度和偏振分布使其可以用于打孔、粒子引導、粒子捕獲與囚禁、表面等離子體激勵和近場掃描顯微等應用中。因此，方便地獲得角向偏振光成為人們追求的目標。

目前已經發展起來各種獲得角向偏振光的方法，主要有腔內法和腔外法。腔內法是在激光諧振腔中設置光柵、金屬錐或雙折射晶體等偏振選擇元件使激光器能直接輸出角向偏振光，其裝調復雜。腔外法主要通過激勵波導的高階模式、相干合成和液晶扭轉等方法，將線偏振光或圓偏振光轉化為角向偏振光，這些方法裝調復雜，抗失調能力差，而且成本高。在圓偏振光轉化為角向偏振光的過程中，要么需要角向偏振器和渦旋相位片配合使用，要么需要采用非均勻的相位光柵。這些方法不是采用的元件太多就是設計和制作工藝復雜。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種元件少、裝調簡單、可靠性高的用于產生角向偏振光的裝置。

對于本實用新型用于產生角向偏振光的裝置來說，上述技術問題是這樣解決的：包括激光器和λ/4波片，還包括圓形金屬光柵鏡，所述圓形金屬光柵鏡包括基底和一組圓環柵線，一組所述圓環柵線同心設于基底表面，所述λ/4波片設置于激光器出光口與圓形金屬光柵鏡之間，所述λ/4波片和圓形金屬光柵鏡的中心位于激光器的光軸線上。

進一步的，所述圓形金屬光柵鏡的法線與光軸形成夾角，所述夾角在0°到5°之間。

進一步的，還包括擴束鏡，所述擴束鏡設置于激光器和λ/4波片之間。

進一步的，還包括鏡夾和壓環，所述圓形金屬光柵鏡通過壓環固定在鏡夾內。

進一步的，所述鏡夾內設有冷卻通道，所述冷卻通道內循環流動有冷卻劑。

進一步的，所述圓形金屬光柵鏡最中心的圓環柵線的內徑小于十倍激光波長。

進一步的，所述圓形金屬光柵鏡的光柵周期小于激光波長。

進一步的，所述圓形金屬光柵鏡的光柵占空比為40％～60％。

本實用新型的有益效果是：采用表面設有同心圓環柵線的圓形金屬光柵鏡作為偏振轉換元件，可得到角向偏振光。系統使用的元件少，調整方便，具有結構簡單、適用性廣、可靠性高等特點。鏡夾由鋁制成并陽極化處理，同時在鏡夾內設冷卻通道，可以吸收圓形金屬光柵鏡透過的激光和圓形金屬光柵鏡傳導的熱量。圓形金屬光柵鏡最中心的圓環柵線的內徑小于十倍激光波長，保證了出射激光有較高的偏振度。圓形金屬光柵鏡的周期小于激光波長，僅有零階衍射，這樣可防止產生高階衍射，提高轉化效率。

附圖說明

圖1為角向偏振光示意圖；

圖2為本實用新型的結構示意圖；

圖3為圓形金屬光柵鏡俯視圖；

圖4為圖3的部分徑向剖視圖；

圖中：1—激光器，2—擴束鏡，3—λ/4波片，4—圓形金屬光柵鏡，5—鏡夾，6—壓環，7—冷卻通道，8—圓環柵線，9—基底。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

如圖2所示，本實用新型用于產生角向偏振光的裝置包括激光器1、擴束鏡2、λ/4波片3和圓形金屬光柵鏡4。激光器1、擴束鏡2、λ/4波片3和圓形金屬光柵鏡4的圓心位于同一光軸線上。圓形金屬光柵鏡4設于鏡夾5內，通過壓環6固定。本實施例將圓形金屬光柵鏡4放置于鏡夾5中，壓環6和鏡夾4通過螺紋裝配，通過壓環6旋入鏡夾5將圓形金屬光柵鏡4固定。其中，激光器1為線偏振激光器，激光器1類型可以是氣體激光器也可以是固體激光器。擴束鏡2為普通雙透鏡擴束鏡，既可以是伽利略型也可以是開普勒型。λ/4波片3為普通商用波片，該波片與激光輻射波長對應，可以對激光產生π/4的相位延遲。鏡夾5為陽極化的鋁質材料，可吸收圓形金屬光柵鏡4透過的激光。鏡夾5內設有冷卻通道7，冷卻通道7內循環流動有水或油等冷卻劑，可以將圓形金屬光柵鏡4和鏡夾5吸收激光產生的熱量帶走。