[發明專利]一種基于晶體旋光性產生軸對稱矢量光束的方法

有效

• 申請號: 201910034350.2
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109491097B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 趙曉暉;隋展;高妍琦;李福建;季來林;崔勇;饒大幸;熊俊;郭爾夫
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院上海激光等離子體研究所
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/28
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

1.一種基于晶體旋光性產生軸對稱矢量光束的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，選擇旋光晶體，根據環境溫度T、待轉換的線偏振激光波長λ以及旋光晶體的旋光率α，設計螺旋結構晶體元件(1)：建立笛卡爾坐標系，以旋光晶體的光軸為z軸，在垂直于z軸平面內，x軸與y軸相互垂直，在此基礎上，定義矢量在x-y平面的投影與x軸正向沿逆時針的夾角為θ₁，加工旋光晶體為螺旋結構晶體元件(1)，所述螺旋結構晶體元件(1)的底面為圓形，半徑為r₁，側面上任一點坐標滿足上表面上的點坐標方位角為θ₁時，螺旋結構晶體元件(1)的厚度為d＝kθ₁+d₀，其中k＝1/α，d₀為θ₁＝0時螺旋結構晶體元件(1)的厚度，滿足d₀＞0，對應的方位角為θ₁的入射光通過該位置后偏振旋轉的角度φ₀＝α·z₀，所述步驟1中旋光晶體為石英晶體；

步驟2，配做與螺旋結構晶體元件(1)折射率相同的反向螺旋元件(2)，所述反向螺旋元件(2)的上表面為圓形，半徑為r₂；側面上任一點坐標滿足下表面上的點坐標方位角為θ₂時，反向螺旋元件(2)的厚度為d′＝-kθ₂+d₁，其中k＝1/α，d₁為θ₂＝0時反向螺旋元件(2)的高度，滿足d₁＞360/α，所述步驟2中反向螺旋元件為石英玻璃；

步驟3，將螺旋結構晶體元件(1)上表面與反向螺旋元件(2)的下表面進行膠合，保證螺旋結構晶體元件(1)中θ₁與反向螺旋元件(2)中θ₂相同的位置對齊，制得偏振旋轉元件(3)，所述偏振旋轉元件(3)為圓柱體結構，底面半徑為r₃，所述r₁＝r₂＝r₃，圓柱體的高度h＝d₀+d₁；

步驟4，將線偏振激光(4)沿偏振旋轉元件(3)的z軸方向入射，并使線 偏振激光(4)光斑的中心點與偏振旋轉元件(3)底面中心同軸，通過調節線 偏振激光(4)的偏振方向與偏振旋轉元件(3)x方向的夾角，獲得所需的軸對稱矢量光束(5)，在所述線偏振激光(4)和偏振旋轉元件(3)之間設置偏振片(6)，所述偏振片(6)與偏振旋轉元件(3)同軸設置。

2.根據權利要求1所述的基于晶體旋光性產生軸對稱矢量光束的方法，其特征在于，所述螺旋結構晶體元件(1)為中空柱體結構，所述中空柱體結構滿足x²+y²＜δ²，x、y分別為該中空柱體結構外圓上任一點的坐標值，所述δ小于r₁*2％。

3.根據權利要求1所述的基于晶體旋光性產生軸對稱矢量光束的方法，其特征在于，所述步驟1中旋光晶體室溫下沿旋光晶體光軸方向旋光率的塞米爾方程為：其中λ的單位為μm，α的單位為°/mm。