[實用新型]一種偏振調制器

有效

• 申請號: 201721341725.2
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN207301518U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 孫喜博;耿遠超;劉蘭琴;黃晚晴;張穎;王文義;朱啟華;胡東霞;袁強;鄧學偉;楊英;周麗丹
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙)11357
• 代理人: 饒富春

技術領域

本實用新型屬于激光偏振調制技術領域，具體地說涉及一種偏振調制器。

背景技術

由于激光技術及其應用的不斷發展，激光空間調制技術越來越受到人們的重視。在傳統的激光通信傳輸領域中，光束的光強、頻率、偏振、相位等特性，可以作為信息載體。空間光調制技術能夠在隨時間變化的電驅動控制下，或在另一種空間強度分布的作用下，改變空間光的相位、偏振、振幅分布以及波長信息等，實現將信息加載于光學數據場中，因此被廣泛的應用于數據的儲存、信息的傳輸等。目前已有的空間調制技術主要包括：振幅型空間調制、相位型空間調制、偏振型空間調制以及波長轉換等。

隨著液晶技術的提出，基于液晶技術的強度調制以及相位調制器已有了較快的發展。液晶光閥、鐵電液晶空間光調制器以及液晶電視等，作為最常見的空間光調制器，實現了對光場的純相位調制、純振幅調制，并且具有穩定性好、成本低等特性。目前，傳統的偏振調制技術通常情況下會伴隨著振幅或者相位的調制，而利用液晶技術，通過電驅動實現對光場不同位置的偏振態的改變，這種技術存在損傷閾值低的問題，因此，對于光場的純偏振調制技術尚在研究階段。

實用新型內容

由美國光學學會主辦的Optics Express期刊，刊登了由實用新型人發表的“周期性偏振結構光束的產生”，文中公開了利用2個透鏡和1個雙軸晶體以改變光束偏振態分布周期，但是，利用上述方法得到的輸出光束的偏振態分布周期具有唯一性，即周期不具有持續的可調制性。針對現有技術的種種不足，為了解決上述問題，現提出一種偏振調制器。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種偏振調制器，包括第一聚焦元件組、級聯雙軸晶體組和第二聚焦元件組，所述第一聚焦元件組和第二聚焦元件組同光軸設置，且兩者的結構相同，所述第一聚焦元件組包括焦距為f₁的第一光學元件和焦距為f₂的第二光學元件，所述第一光學元件和第二光學元件的間距為d；

所述級聯雙軸晶體組位于第一聚焦元件組、第二聚焦元件組之間，其焦像平面與第二聚焦元件組的焦平面重合，所述級聯雙軸晶體組包括對入射光束折射率相同且沿著入射光束傳輸方向依次排列的至少2個雙軸晶體，所述入射光束具有單一偏振態，所述雙軸晶體的波法線光軸與入射光束平行，相鄰的雙軸晶體相抵設置，且相鄰雙軸晶體間存在偽矢量夾角。

進一步，所述第一光學元件和第二光學元件均設為聚焦透鏡。

進一步，所述第一光學元件和第二光學元件均設為拋物面鏡。

進一步，所述第一聚焦元件組的焦距為f_c，且

進一步，所述雙軸晶體的長度為l_i，其中，i＝1，2，…，N，N表示雙軸晶體的個數，所述級聯雙軸晶體組的長度為L，且L＝∑l_i，所述雙軸晶體的折射率橢球主軸方向上的折射率分別為n₁、n₂、n₃，且n₁<n₂<n₃，所述級聯雙軸晶體組的焦像平面與第一聚焦元件組的距離為S，且

進一步，所述相鄰雙軸晶體間的偽矢量夾角為ɑ_j，其中，j＝1，2，…，N-1，且0≤ɑ_j≤π。

另，本實用新型還提供一種采用偏振調制器進行光束偏振調制的方法，包括如下步驟：

S1：入射光束經過第一聚焦元件組入射至級聯雙軸晶體組，調節雙軸晶體的放置角度，促使雙軸晶體的的波法線光軸與入射光束平行，入射光束在級聯雙軸晶體組的焦像平面處形成空心的環形光束；

S2：根據預期的偏振調制結果即光束的偏振分布周期，以入射光束的傳輸方向為軸旋轉雙軸晶體，調節每個雙軸晶體的偽矢量方向，環形光束經過第二聚焦元件組輸出得到輸出光束；

S3：重復步驟S2，直至輸出光束的偏振分布周期接近預期的偏振調制結果，此時，若繼續調節雙軸晶體的偽矢量方向，輸出光束的偏振分布周期偏離預期的偏振調制結果；

S4：調節第一光學元件和第二光學元件的間距d，直至輸出光束的偏振分布周期與預期的偏振調制結果相同，此時，輸出光束與入射光束的光場強度相同，而輸出光束的偏振分布呈現周期性。

進一步，當相鄰雙軸晶體間的偽矢量夾角ɑ_j＝0時，輸出光束的偏振分布周期為T₁，且其中，λ表示入射光束的波長，