[發(fā)明專利]螺旋偏振光場的偏振參數(shù)檢測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711432890.3
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108051090B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳書行;高秀敏;王勝峰;鐘秋蟬
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

本發(fā)明涉及一種螺旋偏振光場的偏振參數(shù)檢測系統(tǒng)，包括被檢測光束導入模塊、由光場振幅調(diào)制模塊和光場波前相位調(diào)制模塊組成的光場調(diào)制環(huán)節(jié)、光場分析模塊、光場聚焦特性分析模塊、偏振參數(shù)提取輸出模塊，將被檢測光束的橫向光強分布調(diào)制成空心高斯強度分布，把被檢測光束的波前相位分布調(diào)制成徑向余弦演化的相位分布，將調(diào)控過的螺旋偏振光場經(jīng)過光學系統(tǒng)進行聚焦，利用光電探測器檢測焦點區(qū)域軸上光強分布，利用矢量光場聚焦特性，根據(jù)焦點移動量計算出表征螺旋偏振光場整體偏振態(tài)分布分偏振參數(shù)具體數(shù)值，本發(fā)明具有方法簡單、流程簡潔、可以檢測螺旋偏振光場、靈敏度高、可實現(xiàn)偏振態(tài)物理參數(shù)測量、靈活性強、功能易于擴充、抗干擾性強等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種偏振參數(shù)檢測系統(tǒng)，特別是一種螺旋偏振光場的偏振參數(shù)檢測系統(tǒng)，主要應(yīng)用在光電檢測、光學顯微、光學微操縱、光通信、智慧感知、分析技術(shù)、光磁技術(shù)、生命醫(yī)療、生物技術(shù)、健康檢測、人機交互、智能控制、行為組織等領(lǐng)域中的螺旋偏振光場的偏振參數(shù)檢測。

背景技術(shù)

隨著光學技術(shù)的發(fā)展，光源的偏振態(tài)除了線偏振、橢圓偏振(圓偏振)外，還出現(xiàn)了方位角偏振(azimuthally polarized)、徑向偏振(radially polarized)和圓偏振渦旋光束(circularly polarized vortex beam)、螺旋偏振(spiral polarized)等特殊偏振光束。這些不同偏振光的聚焦特性各不相同，有著各自獨特的優(yōu)點及用途。例如，方位角偏振光經(jīng)過透鏡聚焦后，在像空間只有方位角偏振光，無徑向偏振分量和軸向分量；徑向偏振光經(jīng)過透鏡聚焦后，在像空間只有徑向偏振和軸向分量，無方位角偏振分量，且能夠在焦點附近產(chǎn)生極大的軸向分量；渦旋光束則可以有效地用于微粒子的控制。螺旋偏振光束具有十分廣闊應(yīng)用場景，在光電檢測、光學顯微、光學微操縱、光通信、智慧感知、分析技術(shù)、光磁技術(shù)、生命醫(yī)療、生物技術(shù)、健康檢測、人機交互、智能控制、行為組織等領(lǐng)域中，光學系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)考慮螺旋偏振的影響，將能夠更有效地提高應(yīng)用所需特性，螺旋偏振光場偏振參數(shù)的確定是充分利用開發(fā)螺旋偏振光場前提條件，偏振參數(shù)測試至關(guān)重要。

在先技術(shù)中，存在偏振參數(shù)檢測方法，廣泛存在光學課本和實際光電系統(tǒng)中，基本檢測原理就是被檢測光場經(jīng)過偏振分光鏡進行分光，兩個正交偏振態(tài)分量分離成兩個光路，在兩個不同偏振態(tài)分量光束上分別設(shè)置有光電傳感器，根據(jù)兩個光電傳感器的光電信息計算推導出偏振參數(shù)，可以參見美國專利中的偏振參數(shù)檢測部分，專利名稱為Atomicmagnetometer,專利號為US8212556B1，專利授權(quán)時間為2012年07月03日。在先技術(shù)具有相當?shù)膬?yōu)點，但是存在一些本質(zhì)不足：1)本檢測方法原理上是對偏振光場進行不同偏振分量的光場分束，光電檢測不同分量光場強度信息進行推算偏振參數(shù)的偏振角檢測，適合檢測線偏振光的偏振方向，原理上無法實現(xiàn)螺旋偏振光場的偏振參數(shù)檢測；2)檢測裝置檢測靈敏度受限于偏振分光鏡和光強光電傳感元件，通過不同光場分量進行偏振特性檢測，機理上影響檢測靈敏度；3)檢測針對空間偏振態(tài)的偏振轉(zhuǎn)換進行測量，本質(zhì)上是空間局部偏振狀態(tài)，無法檢測給出對偏振整體表述時體現(xiàn)出來的偏振態(tài)表達式中的物理參數(shù)；4)偏振態(tài)檢測技術(shù)的靈活性有限，功能不易擴充，受到非偏振態(tài)參數(shù)影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)的不足，提供一種螺旋偏振光場的偏振參數(shù)檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有方法簡單、流程簡潔、可以檢測螺旋偏振光場、靈敏度高、可實現(xiàn)偏振態(tài)物理參數(shù)測量、靈活性強、功能易于擴充、抗干擾性強等特點。