[發(fā)明專利]一種單偏振相位調(diào)制光學(xué)器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910294889.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN110058430B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張沛;賈俊亮;夏晉;胡馬萍;劉青;劉瑞豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/01
• 分類號(hào): G02F1/01;G02F1/1335
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種單偏振相位調(diào)制光學(xué)器件，包括相互連接形成一個(gè)整體的偏振耦合相位調(diào)制元件(1)和非偏振相位調(diào)制元件(2)，并分別記為偏振部分和非偏振部分，其可對(duì)其中一個(gè)正交偏振基底的相位進(jìn)行增益調(diào)制，并抵消對(duì)另一正交偏振基底的相位調(diào)制。本發(fā)明利用偏振耦合相位與偏振無(wú)關(guān)的相位組合，增益正交偏振基底之一的相位調(diào)制，抵消另一正交偏振基底的相位調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單一偏振成分進(jìn)行相位調(diào)制的功能，因?yàn)椴煌瑯?gòu)件之間采用固定式結(jié)構(gòu)，所以可以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)此功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單偏振相位調(diào)制光學(xué)器件。

背景技術(shù)

光波的振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱性叫做偏振，光的偏振是光的波動(dòng)性的體現(xiàn)。光的偏振空間作為內(nèi)部空間，由兩個(gè)正交基底構(gòu)成。傳統(tǒng)的光學(xué)器件中，非偏振器件不會(huì)對(duì)偏振有調(diào)制作用，而偏振器件，如半波片、四分之一波片、偏振透鏡等偏振器件則會(huì)同時(shí)對(duì)兩個(gè)正交基底進(jìn)行調(diào)制。特別的，如光以布儒斯特角入射，可使反射光為單一偏振光而不影響另一偏振。另一個(gè)例子是原子系綜的能級(jí)，需要對(duì)磁場(chǎng)、溫度等環(huán)境因素嚴(yán)格控制從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單一偏振的耦合和調(diào)制。

目前常用的一種較為普遍的進(jìn)行單一偏振調(diào)制的方法是用偏振分束器對(duì)光束按偏振進(jìn)行分束，使偏振和路徑耦合，單一路徑中只有一種偏振，從而可在路徑之一加入光學(xué)器件，而不必?fù)?dān)心對(duì)另一偏振成分造成影響。但在實(shí)際的運(yùn)用中，往往需要再將兩個(gè)偏振成分進(jìn)行合束，整個(gè)過程構(gòu)成了一個(gè)完整的路徑干涉儀，如馬赫-曾德爾干涉儀、薩格納克干涉儀等。在量子光學(xué)領(lǐng)域，自02年Jonathan Leach等人發(fā)表文章“Measuring the OrbitalAngular Momentum of a Single Photon”以來(lái)，馬赫-曾德爾干涉儀開始被廣泛用于光學(xué)軌道角動(dòng)量的分束。但是因其穩(wěn)定性問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求極為苛刻。薩格納克干涉儀是馬赫-曾德爾干涉儀的改進(jìn)版，其在光路中存在共用器件而提高了穩(wěn)定性，但是在一些復(fù)雜實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用中會(huì)使光路變得極為復(fù)雜。其它路徑干涉儀如邁克爾遜干涉儀、雙折射晶體干涉儀等，同樣也存在穩(wěn)定性和復(fù)雜度上的弊端。

隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，一種不依賴路徑分束的偏振干涉系統(tǒng)逐漸投入使用，其中原理便是用光的兩個(gè)正交的偏振基底代替干涉儀中兩個(gè)傳播路徑，在出口用偏振投影代替路徑合束，實(shí)現(xiàn)光的干涉。在這種光學(xué)系統(tǒng)中，往往需要對(duì)兩個(gè)偏振基底之一進(jìn)行單獨(dú)操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種單偏振相位調(diào)制光學(xué)器件，其可滿足對(duì)單一偏振成分進(jìn)行相位調(diào)制而不影響另一成分的功能需求，不需要分束合束即可實(shí)現(xiàn)單偏振操作。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種單偏振相位調(diào)制光學(xué)器件，包括相互連接形成一個(gè)整體的偏振耦合相位調(diào)制元件和非偏振相位調(diào)制元件，并分別記為偏振部分和非偏振部分，其可對(duì)其中一個(gè)正交偏振基底的相位進(jìn)行增益調(diào)制，并抵消對(duì)另一正交偏振基底的相位調(diào)制。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，偏振部分用于對(duì)兩個(gè)正交基底分別引入共軛的相位調(diào)制，采用液晶聚合物或納米面板制成。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，非偏振部分為透鏡、柱狀透鏡、螺旋相位板、加速螺旋相位板、徑向相位光柵、角向相位光柵或任意定制相位型圖案。