[發明專利]一種基于徑向偏振變化的矢量光束的線偏振光生成裝置

有效

• 申請號: 201910013322.2
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109557679B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 陳瑞品;劉彩霞;張曉雨
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 杭州敦和專利代理事務所(普通合伙) 33296
• 代理人: 姜術丹

本發明提供了一種基于徑向偏振變化的矢量光束的線偏振光生成裝置，包括徑向偏振變化的矢量光束生成器（A），功率調節器（B），非局域非線性介質（C），容積尺寸控制器（D），一個小孔徑光闌（E），線偏振片（F）以及圖像傳感器（G）和電腦（H），從徑向偏振變化的矢量光束生成器（A）出射偏振態徑向變化的矢量光束，經過在強非局域非線性介質（C）中傳播后，透過對光束起限制作用的光闌（E）后經過線偏振片（F）得到線偏振光。通過圖像傳感器（G）接收，在連接圖像傳感器（G）的電腦（H）上與圖像傳感器相匹配的軟件中呈現徑向變化的矢量光束的線偏振態分布圖。

技術領域

本發明涉及光電技術領域，尤其涉及一種基于徑向偏振變化的矢量光束的線偏振光生成裝置。

背景技術

矢量光場是指同一時刻同一波陣面上不同位置具有不同偏振態的光場，也稱為偏振態非均勻分布的光場。矢量光束由于其獨特的偏振態，在光場時空演化及其與其他物質相互作用中起著非常重要的作用，表現出一些不同于標量場的新性質。矢量光場的獨特性質在生物光子學、量子信息、近場光學、光學微操縱、單分子成像、超分辨顯微、激光加速、微加工等領域有著巨大地潛在應用價值。

根據光矢量的傳播不同，可以將其分為線偏振光與橢圓偏振光兩種。線偏振光指的是光矢量振動方向的唯一性，這種線偏振光也被稱為平面偏振光；橢圓偏振光則區別于線偏振光，根據光矢量轉動過程中的振動強弱變化情況，可以將其分為橢圓偏振光與圓偏振光。為便于理解，可以將橢圓偏振光看作兩個相互垂直方向上的線偏振光的矢量合成。

在現實生活中，線偏振光技術的應用較為廣泛，如當前較為火熱的3D電影、紅外偏振光治療儀等。在傳統2D電影基礎上發展起來的3D電影，為廣大消費者帶來了全新的視聽體驗。從技術角度分析，以往2D電影所展現的僅僅是左右、上下的平面空間，3D電影則能夠呈現出包括前后在內的三維空間，這就是利用了偏振光的原理。在拍攝過程中，攝影師同時使用兩臺攝像機模擬人眼錄制視頻，進而得到兩個不同視角看到的視頻圖像，其中，這兩臺攝像機的鏡頭分別加入了偏振片，且兩者能夠通過的偏振光矢量方向呈90°夾角，即正交偏振光。在觀看此類影片的過程中，需要佩戴專業的眼鏡(3D眼鏡)才能夠看到清晰的電影畫面，該眼鏡也是利用了偏振光的原理，左右兩個鏡片的偏振光矢量在方向上相互垂直，即為正交偏振光，且與錄制視頻時攝像機鏡頭偏振片的左右設置相一致，左邊眼鏡只能看到左邊攝像機錄制的視頻，右邊眼鏡只能看到右邊攝像機錄制的視頻，兩個影像在人的大腦中進行合成，視頻的空間層次感也就體現出來。

此基于徑向偏振變化的矢量光束的線偏振光生成裝置可以用可用于需要正交線偏振光與單一方向線偏振光之間的轉換的復雜系統，該裝置成本較低，價格便宜，方便組裝且應用廣泛。

發明內容

本發明的目的是在于提供一種基于徑向偏振變化的矢量光束的線偏振光生成裝置，且在同一套裝置中，通過改變輸入功率P_in的大小或者液晶厚度(也即傳播距離z)，可實現沿45°方向偏振的線偏振光，沿135°方向偏振的線偏振光，或沿45°和135°線偏振光同時存在的正交線偏振光的隨意轉換(將獲得的沿45°和135°正交的線偏振光旋轉一定角度從而得到沿其他方向偏振的正交線偏振光，如沿水平和豎直方向的正交線偏振光)。

本發明通過以下技術方案來實現：一種基于徑向偏振變化的矢量光束的線偏振光生成裝置，包括徑向偏振變化的矢量光束生成器A，功率調節器B，非局域非線性介質C，容積尺寸控制器D，一個小孔徑光闌E，線偏振片F以及圖像傳感器G和電腦H，所述矢量光束生成器A生成的徑向偏振變化的矢量光束表示為：